单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,School of Chemical and Material Engineering,1,主要内容,5-1,热力学第二定律,5-2,卡诺循环,54,熵和热力学第二定律的数学表达式,55,熵方程与孤立系统熵增原理,5-6,系统的作功能力（火用）及熵产与作功能力损失,5-7,火用平衡方程及火用损失,5-3,卡诺定理,2,热力学第二定律是热力学原理的重要基础，工程热力学中常用的热力学第二定律数学表达式有：,克劳修斯不等式,系统熵变不等式,熵产原理,孤立系统熵增原理,重点回顾,3,闭口系熵方程,吸热,“,+,”,放热,“,”,系统与外界,换热,造成系,统熵的变化,。,（热）熵流,重点回顾,s,g,熵产，,不可逆“+”,可逆“0”,系统进行,不可逆过程,造成系统熵的增加,闭口绝热系：,可逆“=”,不可逆“”,4,开口系熵方程,流入,系统熵,-,流出,系统熵+,熵产,=系统,熵增,重点回顾,5,绝热稳流开系：,稳定流动开口系熵方程（仅考虑一股流出，一股流进）,重点回顾,6,5,-7,火用参数的基本概念 热量火用,一、能量的可转换性、火用和火无,火用（,exergy)：,1、在环境条件下，能量中可转化为有用功的最 高份额称为火用；用,E,x,表示。,2、热力系只与环境相互作用、从任意状态可逆地变化到与环境平衡时，作出的最大有用功。,火无,(anergy)：,系统中不能转变为有用功的那部分能量称为火无；用,A,n,表示。,7,则：,机械能、电能：,A,n,=0 E,x,=E,环境介质中的热能：,E,x,=0,能平衡只讨论量，不讨论质。,火用,平衡即讨论量，还讨论质。,5,-7,火用参数的基本概念 热量火用,8,二、热量火用,系统温度高于环境温度所具有的火用称为热量火用。,5,-7,火用参数的基本概念 热量火用,9,5,-7,火用参数的基本概念 热量火用,10,二、冷量火用,系统温度低于环境温度所具有的火用称为冷量火用。,5,-7,火用参数的基本概念 热量火用,11,热量火用总小于1，冷量火用可以大于1,环境点(300,K),处火用为0,5,-7,火用参数的基本概念 热量火用,12,三、孤立系统中熵增与火用损失，能量贬值原理,不可逆过程的火用损失,5,-7,火用参数的基本概念 热量火用,13,不可逆过程的熵增大了为：,5,-7,火用参数的基本概念 热量火用,14,则：由孤立系统熵增原理(,dS,iso,=S,g,0),可得：,孤立系统中火用只会减少，不会增加，极限情况下(可逆过程)保持不变,能量贬值原理,。,dE,x,iso,0,或,I0,5,-7,火用参数的基本概念 热量火用,P178:,例,5-10,15,END,16,本章,-,思考讨论,热二律表述,(,思考题,1),“,功可以全部转换为热,而热不能全部转换为功,”,温度界限相同的一切可逆机的效率都相等,?,一切不可逆机的效率都小于可逆机的效率,?,理想,T,(1),体积膨胀,对外界有影响,(2),不能连续不断地转换为功,17,熵的性质和计算,不可逆过程的熵变可以在给定的初、终 态之间任选一可逆过程进行计算。,熵是状态参数，状态一定，熵有确定的值；,熵的变化只与初、终态有关，与过程的路径无关,熵是广延量,18,熵的表达式的联系,可逆过程传热的大小和方向,不可逆程度的量度,作功能力损失,孤立系,过程进行的方向,循环,克劳修斯不等式,r,19,熵的问答题,任何过程，熵只增不减,若从某一初态经可逆与不可逆两条路径到 达同一终点，则不可逆途径的,S,必大于可逆过程的,S,可逆循环,S,为零，不可逆循环,S,大于零,不可逆过程,S,永远,大于可逆过程,S,20,判断题（,1,）,若工质从同一初态，分别经可逆和不可逆过程，到达同一终态，已知两过程热源相同，问传热量是否相同？,相同,初终态，,s,相同,=,：可逆过程,：不可逆过程,热源,T,相同,相同,21,判断题（,2,）,若工质从同一初态出发，从相同热源吸收相同热量，问末态熵可逆与不可逆谁大？,相同热量，热源,T,相同,=,：可逆过程,：不可逆过程,相同,初态,s,1,相同,22,判断题（,3,）,若工质从同一初态出发，一个可逆绝热过程与一个不可逆绝热过程，能否达到相同终点？,可逆绝热,不可逆绝热,S,T,p,1,p,2,1,2,2,23,判断题（,4,）,理想气体绝热自由膨胀，熵变？,典型的不可逆过程,A,B,真空,24,1.,不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率。（,r,）,2.,熵产,的过程必为不可逆过程。（,a,）,3.,循环净功,愈大则循环热效率愈高。（,r,）,4.,不可逆绝热过程中，由于不可逆因素导致的熵增量就是熵产。（,a,）,判断：,25,单选：,26,多选：,27,28,P159,：例,5-2,5-3,