石油大學(xué)熱工學(xué)第章?tīng)顟B(tài)參數(shù)熵

第三節(jié)

熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律的任務(wù)：研究熱力過(guò)程的方向性[最根本的]；非自發(fā)過(guò)程的補(bǔ)償和補(bǔ)償限度等。研究熱力過(guò)程的方向、條件和限度。熱力學(xué)第二定律的表述

熱功轉(zhuǎn)換傳熱開(kāi)爾文說(shuō)法1851年

熱功轉(zhuǎn)換的角度克勞修斯說(shuō)法1850年熱量傳遞的角度1、克勞修斯說(shuō)法不可能把熱量從低溫物體傳至高溫物體而不引起其它變化。2、開(kāi)爾文說(shuō)法

不可能從單一熱源取熱使之完全轉(zhuǎn)變?yōu)楣Χ划a(chǎn)生其它影響。卡諾循環(huán)與卡諾定理熱效率是100%的熱機(jī)是造不成的。具有兩個(gè)熱源的最簡(jiǎn)單熱機(jī)的熱效率最高極限是多少？（一）卡諾循環(huán)

——理想可逆熱機(jī)循環(huán)4-1可逆絕熱壓縮過(guò)程。1-2定溫吸熱過(guò)程；2-3可逆絕熱膨脹過(guò)程；3-4定溫放熱過(guò)程；卡諾循環(huán)熱機(jī)效率：概括性卡諾循環(huán)

——兩個(gè)熱源間的極限回?zé)嵫h(huán)TS（二）卡諾定理

(Carnottheorem)

定理一：在相同的高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩撮g工作的一切可逆熱機(jī)具有相同的熱效率，與工質(zhì)的性質(zhì)無(wú)關(guān)。定理二：在相同的高溫?zé)嵩春拖嗤牡蜏責(zé)嵩撮g工作的可逆熱機(jī)的熱效率恒高于不可逆熱機(jī)的熱效率?？ㄖZ定理小結(jié)（1）兩恒溫?zé)嵩撮g一切可逆循環(huán)的熱效率都相等，而與工質(zhì)無(wú)關(guān)。

r

=C

提高熱源溫度TH和降低冷源溫度TL是提高可逆循環(huán)熱效率的根本途徑。（2）相同高、低溫?zé)嵩撮g的不可逆循環(huán)的熱效率小于相應(yīng)可逆循環(huán)的熱效率。

r

>t

盡量減少循環(huán)中的不可逆因素是提高循環(huán)熱效率的重要方法?？ㄖZ定理小結(jié)（3）循環(huán)熱效率不可能等于100%，只能小于100%。這就是說(shuō)，在動(dòng)力循環(huán)中不可能把從熱源吸取的熱量全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣Α＃?）當(dāng)TH=TL時(shí)，C=0，說(shuō)明單一熱源的熱機(jī)是不可能造成的。要實(shí)現(xiàn)連續(xù)的熱功轉(zhuǎn)換，必須有兩個(gè)或兩個(gè)以上溫度不等的熱源。一個(gè)晶熱機(jī)間循環(huán)勤能否嘗實(shí)現(xiàn)萍、是傷否可路逆判即據(jù)熱力斧過(guò)程碼的方覆向性摸在于險(xiǎn)熱力著過(guò)程草的不薄可逆圍性。過(guò)程殘的不岔可逆煉和方換向性梨互為脾因果蔑。反映柜熱力闊過(guò)程陜方向胸性的濫的熱落力學(xué)仍第二景定律夾的各掉種說(shuō)絮法是擦等效匙的，籠則不鞭可逆秘屬性抽是等俱效的牧，實(shí)勵(lì)質(zhì)是偶相同駛的。用一頁(yè)個(gè)統(tǒng)一刊的熱遭力學(xué)翼參數(shù)來(lái)描地述所有互不可棕逆過(guò)魄程的除共同歉屬性水，作閑為熱拘力過(guò)煩程方稼向性贊的判完據(jù)?！办亍彼?、濃狀態(tài)秧參數(shù)徒熵——用于盟描述貞所有蹲不可搬逆過(guò)弄程共俘同特它性的潑熱力覆學(xué)量——熵的總導(dǎo)出定義志式熵是淹由熱邁力學(xué)蒸第二僵定律控導(dǎo)出播的狀濤態(tài)參橡數(shù)。1．熵的丑導(dǎo)出對(duì)于逆卡諾椅循環(huán)在卡芒諾循詞環(huán)中嗽，工質(zhì)與熱蔥源交近換的堅(jiān)熱量潑除以孩熱源役的熱逃力學(xué)馬溫度爸所得商的訪代數(shù)棋和等于趣零。（Q取絕騙對(duì)值譜）對(duì)于性任意會(huì)一個(gè)迷可逆撕循環(huán)仰，可只用一寨組可晨逆絕制熱線漏將其博分割怨成無(wú)傳數(shù)微留元卡攪諾循給環(huán)。對(duì)整定個(gè)循掩環(huán)積掘分：對(duì)于熔每一壇個(gè)微許元卡撒諾循欄環(huán)，工質(zhì)爆與熱巖源交刃換的蟻熱量帆，統(tǒng)貌一用Q表示勤；熱細(xì)源溫豬度統(tǒng)違一用T表示型?？藙讷I(xiàn)修斯紛積分樣等式根據(jù)枯狀態(tài)褲參數(shù)販的特雕點(diǎn)斷栗定，Q/T一定熄是某化一狀遞態(tài)參煉數(shù)的在全微起分。儉這一舍狀態(tài)奶參數(shù)暗被稱兆為熵，用S表示待。注意央：可逆尿過(guò)程呆中，T是熱仔源溫屬度，有也是揮工質(zhì)輪溫度巷。Q/T的積分表與積欣分路沉徑無(wú)幼關(guān)?？赡尜|(zhì)過(guò)程（en問(wèn)tr樹(shù)op膀y）熵的毅物理敲意義熱源邁溫度可逆時(shí)熵變化表示躺可逆穩(wěn)過(guò)程權(quán)中熱擱量交亭換的訂方向聽(tīng)和大猛小。五、或不伙可逆片過(guò)程布的熵獎(jiǎng)變、哨熵流崗及熵意產(chǎn)1、克亭勞修腹斯不購(gòu)等式卡諾至定理2：在相孩同的鎮(zhèn)恒溫?cái)U(kuò)高溫宇熱源TH和恒青溫低牙溫?zé)岬谠碩L之間矛工作戰(zhàn)的不挎可逆窮熱機(jī)崖的熱煩效率慌一定允小于派可逆閃熱機(jī)帆的熱群效率爭(zhēng)。（Q取絕弄對(duì)值）（Q取代雄數(shù)值叔）一個(gè)俗不可栗逆循胖環(huán)可及以用規(guī)無(wú)數(shù)脫可逆冊(cè)絕熱淹線分伏割成霉無(wú)數(shù)塑個(gè)微殊元循躁環(huán)。對(duì)任級(jí)意一摔個(gè)不虜可逆制微元專循環(huán)，克勞運(yùn)修斯陪不等械式熱力誦學(xué)第眼二定艦律的說(shuō)數(shù)學(xué)仿表達(dá)腫式之征一克勞勉修斯按不等歸式可作趴為判灘斷一普個(gè)循本環(huán)是飯否可伐逆、腸是否圈可以鉤發(fā)生制的判許別式沉?？赡嫦パh(huán)不可抽逆循延環(huán)不可箱能發(fā)碧生的疑循環(huán)2、不進(jìn)可逆晝過(guò)程干熵的茫變化對(duì)于榆由不膚可逆濾過(guò)程1-a-2與可修逆過(guò)刃程2-b-1組成蠅的不況可逆旺循環(huán)1a2b1。根據(jù)克勞毀修斯鬼不等沫式：可逆睡過(guò)程2-b-1微元日過(guò)程任意差過(guò)程“=?！笨赡妗?gt;”不可畢逆判斷氧過(guò)程惜能否暑進(jìn)行轟、是悼否可寺逆的裂判別賣式：可逆質(zhì)過(guò)程不可夏逆過(guò)鞏程不可陸能發(fā)繁生的荷過(guò)程在不可溝逆過(guò)燭程中熵枝的變貨化dS大于稼過(guò)程救中工午質(zhì)與做熱源品的換膨熱量維除以斯熱源惜溫度Q/T。差值率稱為熵產(chǎn)添，用dSg表示?；虿豢上竽孢^(guò)削程熵流dSf：系營(yíng)統(tǒng)與去外界她進(jìn)行態(tài)熱量擠交換提所引晚起的藝熵變登。吸熱dSf>資0；放熱：dSf<床0；絕熱：dSf＝0；熵產(chǎn)dSg：由于纖過(guò)程輛不可絲式逆造忍成的賞熵變雜。過(guò)程錢不可琴逆性鉆愈大六，熵沈產(chǎn)愈霸大。熵產(chǎn)悉量是燭所有督過(guò)程壇不可惡逆性張大小尺的共惹同度柴量。3、熵趟流與存熵產(chǎn)dSg0熵流捏、熵紗產(chǎn)和摟熵變?nèi)我膺^(guò)程可逆不可陡逆可逆不易求不可賭逆絕熱過(guò)程六、穴孤立厚系統(tǒng)狠熵增椒原理孤立醉系統(tǒng)無(wú)質(zhì)示量交極換孤立似系統(tǒng)悟的熵泉只能蛋增大輸，或者略不變嫂，絕輪不能挺減小鳴。無(wú)熱湯量交測(cè)換無(wú)功壤量交煙換=可逆窗過(guò)程>不可捏逆過(guò)朗程熱力觸學(xué)第合二律我表達(dá)核式之歡一說(shuō)明篩：一壺切實(shí)純際過(guò)兵程都悄一定傘朝著獻(xiàn)使孤某立系誕統(tǒng)的笛熵增秒大的堤方向絞進(jìn)行達(dá)，任僻何使據(jù)孤立影系統(tǒng)府的熵獅減小糾的過(guò)是程都燙是不孕能發(fā)芒生的少。孤立迅系統(tǒng)梯的熵暴增原敞理解殲決了廈過(guò)程貿(mào)的方閣向性悉問(wèn)題糕，解評(píng)決了歐由此吩引出怕的非紋自發(fā)象過(guò)程參的補(bǔ)廣償和牢補(bǔ)償波限度斧的問(wèn)幣題。其表它達(dá)式銳可作先為熱力拋學(xué)第蛋二定申律的潤(rùn)數(shù)學(xué)隨表達(dá)壁式。孤立俊系統(tǒng)摧熵增爹原理補(bǔ)償售的目刮的：嚇使孤戶立系婆的熵匯不減鏟少；理想足情況自下的浙最低半限度愈的補(bǔ)吊償：膛使孤動(dòng)立系她的熵寸增為閃零?？藙诟剐匏?R藝.轉(zhuǎn)J.賄E唱.釣Cl脊au豬si盆us，18奧22～18件88年)，德條國(guó)物責(zé)理學(xué)蹄家。18騾22年1月2日生宏于普帆魯士取的克尖斯林(今波棍蘭科廁沙林)。曾寒就學(xué)褲于柏模林大練學(xué)。18控47年在辯哈雷占大學(xué)吹主修犯數(shù)學(xué)拒和物留理學(xué)釋的哲薦學(xué)博尸士學(xué)情位。迷從18膠50年起境，曾替先后轎任柏奧林炮拋兵工轉(zhuǎn)程學(xué)避院、良蘇黎狠世工蔽業(yè)大崖學(xué)、謀維爾瓜茨堡棗大學(xué)奔、波妹恩大籮學(xué)物伐理學(xué)麗教授引。他危是氣您體動(dòng)廢理論榨和熱拖力學(xué)嫁的主罪要奠訪基人宮之一燦，是歷漲史上莫第一斤個(gè)精酒確表斑示熱六力學(xué)宗定律維的科哲學(xué)家。18嘆50年發(fā)拴表《論熱爬的動(dòng)約力以租及由躁此推籌出的菌關(guān)于漁熱學(xué)曬本身憤的諸渣定律》的論阻文。糞論文系首先趴從焦拖耳確鋤立的啞熱功陰當(dāng)量飽出發(fā)附，將熱介力學(xué)齒過(guò)程只遵守沒(méi)的能盾量守書(shū)恒定酒律歸民結(jié)為掩熱力洪學(xué)第峽一定罪律，并暖第一捉次引敗人熱劍力學(xué)芽的一言個(gè)新柏函數(shù)U；論用文的坦第二渴部分討在卡沾諾定閉理的禾基礎(chǔ)膽上提突出了熱力斑學(xué)第殺二定純律的貪最著煉名的餃表述停形式躁：熱摟不能任自發(fā)天地從澤較冷辟的物撓體傳賢到較戴熱的猜物體喂。18顯54年發(fā)惠表《力學(xué)楊的熱盼理論殺的第縮慧二定沖律的絕另一雹種形叮式》、18什65年他徒發(fā)表《力學(xué)送的熱彩理論靜的主酒要方泳程之猶便于億應(yīng)用全的形害式》的論巴文，引入行了一再個(gè)新出的熱浮力學(xué)缸函數(shù)雨并定此名為始熵，黑同時(shí)沒(méi)提出悲克勞樂(lè)修斯音不等編式和"熵增復(fù)原理"，18成57年發(fā)拾表《論熱插運(yùn)動(dòng)弊形式》的論賊文，第一專次推閱導(dǎo)出敲著名彼的理燒想氣怨體壓激強(qiáng)公漁式。18破58年發(fā)嘆表《關(guān)于良?xì)怏w耕分子抬的平執(zhí)均自抖由程》論文鴉，開(kāi)煌辟了望研究翠氣體進(jìn)的輸最運(yùn)過(guò)坐程的談道路窩。18汗51年從野熱力咸學(xué)理界論論芝證了美克拉享珀龍脾方程念。18即88年8月24日克冊(cè)勞修暫斯在伙波恩鞭逝世御?？藙诜e修斯七、截?zé)崃啃佑行赡芗巴嬗行е軗p竊失當(dāng)?shù)桶稖責(zé)岷Y源的宰溫度收為環(huán)剪境溫度T0時(shí)，溫度臉為T的熱燥源放垃出的聞熱量Q中能轉(zhuǎn)變笨為有董用功秀的最能大份妥額稱為熱量欺有效延能，或熱飲用火用，或熱量跳的做五功能餐力；熱量Q中不能祥轉(zhuǎn)變助為有打用功魚(yú)的那部孩分能倆量稱碌為熱量借無(wú)效鍛能，或熱火無(wú)，或熱量援的非紗做功掌能。溫差銹傳熱辦過(guò)程>有效兩能損器失（做功棗能力竭損失）：當(dāng)環(huán)聚境的蠶熱力埋學(xué)溫榜度T0確定唯后，妹做功討能力深損失I與孤微立系耽統(tǒng)的顧熵增Sis攔o成正適比。上式扮建立遼了做校功能禁力損聞失與仁孤立歌系統(tǒng)猛的熵窄增之間沒(méi)的關(guān)標(biāo)系。孤立勇系統(tǒng)食的熵計(jì)增是壇衡量牲做功芝能力霸損失騎的尺藝度。適用旺于計(jì)幼算任剖何不晶可逆其因素寺引起巖的做盒功能快力損丸失。八、叮能量斬的品塔質(zhì)與骨能量樂(lè)貶值絲式原理能量虜?shù)钠穭蛸|(zhì)：訊有高均有低品質(zhì)暑高的醒：電冊(cè)能、趟機(jī)械賽能品質(zhì)扇較低愈的：罵熱能堵（溫夜度愈誰(shuí)高，披品質(zhì)折