第二章_節(jié)能的熱力學(xué)原理_黑

1、l熱力系統(tǒng)：在對能量轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象或過程進(jìn)行分析時(shí)，需要從相互作用的物體中取出研究的對象，該對象就稱為熱力系統(tǒng)，簡稱系統(tǒng)l平衡狀態(tài)：在不受外界影響的條件下，系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)不隨時(shí)間改變的狀態(tài)稱為平衡狀態(tài) 滿足力平衡、熱平衡和化學(xué)平衡的狀態(tài)即為熱力學(xué)平衡狀態(tài)l狀態(tài)參數(shù)：（溫度、壓力、比容和密度、內(nèi)能、焓、熵和 等）和狀態(tài)方程l功和熱：系統(tǒng)與環(huán)境之間存在不平衡勢時(shí)，傳遞能量的兩種方式l可逆過程：如果既無非平衡損失又無耗散效應(yīng)，過程就是可逆的。為評價(jià)實(shí)際能量轉(zhuǎn)換過程提供了理想的標(biāo)準(zhǔn)。輸入系統(tǒng)的能量輸出系統(tǒng)的能量 系統(tǒng)儲存能量的變化閉口系統(tǒng)能量衡算U Q - Wdu q w微分形式u q w單位質(zhì)量形式輸入

2、系統(tǒng)的能量輸出系統(tǒng)的能量 系統(tǒng)儲存能量的變化QWm1m2一般開口系統(tǒng)的能量衡算式：系統(tǒng)dUWgzchm)2/(12111)2/(2222gzchmQpvuh式中能量衡算式為對于單位質(zhì)量為對于多股物質(zhì)流進(jìn)出開口體系時(shí)WgzchmgzchmQiiiniiout)2/()2/(22WzmgcmHQ2/2wzgchq2/2 無數(shù)的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)告訴我們，能量在使用過程中雖然數(shù)量是守恒的，質(zhì)量卻是下降的。能量在使用過程中的不斷貶值，以致最后完全無用是能源危機(jī)的真正原因。 熱力學(xué)第二定律就是用來說明過程進(jìn)行的方向、條件及限制，對能源利用及節(jié)能有重要的直到意義。l熱力學(xué)第二定律的表述l克勞修斯說法：不可能把熱從低

3、溫物體傳至高溫物體而不引起其它變化。l開爾文說法：不可能從單一熱源吸取熱量使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其它影響。l普朗克說法：不可能制造一個(gè)機(jī)器，使之在循環(huán)動作中把一重物升高，而同時(shí)使一熱源冷卻。l卡諾定理的表述。WMAX=Q(1-T0/T)l熵的概念和孤立系統(tǒng)的熵增原理可逆機(jī)Q1-Q2WT2T1（T1T2）112max1QTTWpVQ1，T1T2，Q2ABCD卡諾循環(huán)熱機(jī)最大輸出功熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式 對一不可逆循環(huán)，如圖對一不可逆循環(huán)，如圖A B AABirr（不不可可逆逆循循環(huán)環(huán)）有有：0 ABrBAirTQTQ STQTQBArBAir 得：得：TQTQS

4、BAdS或不可逆不可逆可逆可逆 熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式產(chǎn)STQSSS/12可逆 S產(chǎn)0不可逆 S產(chǎn) 0 絕熱過程，絕熱過程，Q=0，則有，則有0dS0絕熱絕熱或S不可逆不可逆可逆可逆 孤立系統(tǒng)，孤立系統(tǒng)，Q=0，則有，則有0dS0孤立孤立或S自發(fā)自發(fā)平衡平衡熵增加原理：熵增加原理：系統(tǒng)經(jīng)絕熱過程由一狀態(tài)到達(dá)另一狀態(tài)，系統(tǒng)經(jīng)絕熱過程由一狀態(tài)到達(dá)另一狀態(tài)，熵值不減少；自發(fā)變化的結(jié)果，必使孤立系統(tǒng)的熵增加熵值不減少；自發(fā)變化的結(jié)果，必使孤立系統(tǒng)的熵增加( (孤立系統(tǒng)中可以發(fā)生的實(shí)際過程都是自發(fā)過程孤立系統(tǒng)中可以發(fā)生的實(shí)際過程都是自發(fā)過程) )方向：方向：孤立系統(tǒng)的熵增加

5、孤立系統(tǒng)的熵增加限度：限度：孤立系統(tǒng)熵值達(dá)到最大孤立系統(tǒng)熵值達(dá)到最大平衡態(tài)平衡態(tài)2.4 能量的 計(jì)算 2.4.1 (Exergy)和 (Anergy)的提出n 把在周圍環(huán)境條件下，任一形式的能量中理論上能夠轉(zhuǎn)換為有用功的那部分能量n 能量中不能夠轉(zhuǎn)化為有用功的那部分能量能量 c2/2, gz熱機(jī)熱機(jī)(氣缸氣缸)-W環(huán)境壓力：環(huán)境壓力：p0Ew W12 p0 （V2V1）Aw p0（V2 V1） 2.4.4熱量的 和00TQSTQ產(chǎn)dAWQQ0產(chǎn)STQTTQWAd00產(chǎn)STTQTQWA00（可逆 ）0產(chǎn)S可逆機(jī)Q-Q0WAT0T（TT0） (2)熱量的和QTTTQTQWEAQ)/1 (/00ma

6、x,TQTWQAAQ/0max,熱量熱量可逆過程TQSSS/12)(120SSTQEQ)(120SSTAQ熱量熱量對于可逆熱機(jī)，S產(chǎn)0，那么TTQQQTTEQ00)1 (TTQAQ0 (3)熱量的 和TTTmcEpQ)1 (0TTTmcApQ0當(dāng)當(dāng)系統(tǒng)溫度低于環(huán)境溫度系統(tǒng)溫度低于環(huán)境溫度 (TT(TT0 0) ) 時(shí)，熱量時(shí)，熱量 可以設(shè)想一個(gè)工作在環(huán)境和物系溫度之間的可可以設(shè)想一個(gè)工作在環(huán)境和物系溫度之間的可逆熱機(jī)逆熱機(jī)可逆機(jī)-Q Q0WAT0TTT0 (4)熱量的 和可逆機(jī)-Q Q0WAT0TTT0 (4)熱量的 和 TQTQ00AWQQ0QTTQWA0TQTQWA0當(dāng)當(dāng)系統(tǒng)溫度低于環(huán)境溫度系統(tǒng)溫度低于環(huán)境溫度 (TT(TT0 0) ) 時(shí)，時(shí)，可逆機(jī)-Q Q0WAT0TT0)時(shí)， 減小（EQ0）；體系放出熱量（Q0）EQQ (5)熱量的 和l TT0，熱量 小于熱量； T10.3 kPa 21 oCl熱力學(xué)第一定律（復(fù)習(xí)）熱力學(xué)第一