页数：177页文件大小：3.42 MB来源： 工程热力学ppt课件
本课件从自发过程的方向性出发给出热力学第二定律的多种表述，介绍卡诺循环与卡诺定理所指出的热效率极限，推导克劳修斯不等式并定义熵，进而给出孤立系熵增原理与熵方程，最后引入Ex（可用能）概念与作功能力损失的计算。
能量之间数量的关系热力学第一定律能量守恒与转换定律所有满足能量守恒与转换定律的过程是否都能自发进行
自发过程的方向性自发过程：不需要任何外界作用而自动进行的过程。自然界自发过程都具有方向性
自发过程的方向性功量自发过程具有方向性、条件、限度摩擦生热热量 100%热量发电厂功量 40%放热 Spontaneous process
热力学第二定律的实质能不能找出共同的规律性?能不能找到一个判据?自然界过程的方向性表现在不同的方面热力学第二定律
§4-1 热二律的表述与实质热功转换传热热二律的表述有 60-70 种 1851 年开尔文－普朗克表述热功转换的角度 1850 年克劳修斯表述热量传递的角度
开尔文－普朗克表述不可能从单一热源取热，并使之完全转变为有用功而不产生其它影响。Kelvin－Planck Statement It is impossible for any devicethat operates on a cycle to receiveheat from a single reservoir andproduce a net amount of work.
开尔文－普朗克表述不可能从单一热源取热，并使之完全转变为有用功而不产生其它影响。热机不可能将从热源吸收的热量全部转变为有用功，而必须将某一部分传给冷源。理想气体 T 过程 q=w Kelvin－Planck Statement
理想气体 T 过程 q=w Tspv 12 热机：连续作功构成循环 12 有吸热，有放热
Heat reservoirs Thermal Energy Source Heat Thermal Energy Sink 冷热源:容量无限大，取、放热其温度不变
但违反了热力学第二定律 perpetual-motion machine of the second kind 第二类永动机：设想的从单一热源取热并使之完全变为功的热机。这类永动机并不违反热力学第一定律第二类永动机是不可能制造成功的环境是个大热源
Perpetual–motion machine ofthe second kind 锅炉汽轮机发电机给水泵凝汽器 Wnet Qout Q
第二类永动机???如果三峡水电站用降温法发电，使水温降低 5°C，发电能力可提高 11.7 倍。设水位差为 180 米重力势能转化为电能：mkg 水降低 5°C 放热：
第二类永动机???单热源热机水面制冷系统耗功水发电机蒸汽
perpetual-motion machine
克劳修斯表述不可能将热从低温物体传至高温物体而不引起其它变化。It is impossible to construct a devicethat operates in a cycle and producesno effect other than the transfer ofheat from a lower-temperature body toa higher-temperature body.Clausius statement
克劳修斯表述不可能将热从低温物体传至高温物体而不引起其它变化。热量不可能自发地、不付代价地从低温物体传至高温物体。空调,制冷代价：耗功 Clausius statement
两种表述的关系开尔文－普朗克表述完全等效!!!克劳修斯表述：违反一种表述,必违反另一种表述!!!
证明 1、违反开表述导致违反克表述 Q 1’ =WA+Q 2’反证法：假定违反开表述热机 A 从单热源吸热全部作功 Q 1=WA 用热机 A 带动可逆制冷机 B 取绝对值 Q 1’-Q 2’=WA=Q 1Q 1’-Q 1=Q 2’违反克表述 T 1 热源 AB 冷源 T 2<T 1Q 2’Q 1’WAQ 1
证明 2、违反克表述导致违反开表述 WA=Q 1-Q 2 反证法：假定违反克表述 Q 2 热量无偿从冷源送到热源假定热机 A 从热源吸热 Q 1 冷源无变化从热源吸收 Q 1-Q 2 全变成功 WA 违反开表述 T 1 热源 A 冷源 T 2<T 1Q 2Q 2WAQ 1Q 2 对外作功 WA 对冷源放热 Q 2
热二律的实质
热一律否定第一类永动机热机的热效率最大能达到多少？又与哪些因素有关？???热一律与热二律ηt>100％不可能热二律否定第二类永动机ηt=100％不可能
§4-2 卡诺循环与卡诺定理法国工程师卡诺(S. Carnot)，1824 年提出卡诺循环热二律奠基人效率最高
卡诺循环—理想可逆热机循环卡诺循环示意图 4-1 绝热压缩过程，对内作功 1-2 定温吸热过程，q 1=T 1(s 2-s
卡诺循环热机效率卡诺循环热机效率 T 1T 2Rcq 1q 2w Carnot efficiency
ηt,c 只取决于恒温热源 T 1 和 T 2 而与工质的性质无关；卡诺循环热机效率的说明
T 0εc 卡诺逆循环—卡诺制冷循环 T 0T 2 制冷 T 0T 2Rcq 1q 2w Tss 2s 1T 2εc
T 1ε’卡诺逆循环—卡诺制热循环 T 0T 1 制热 Ts T 1T 0Rcq 1q 2ws 2s 1T 0ε’
三种卡诺循环 T 0T 2T 1 制冷制热 Ts T 1T 2 动力
有一卡诺热机,从 T 1 热源吸热 Q 1,向 T 0 环境放热 Q 2,对外作功 W 带动另一卡诺逆循环,从 T 2 冷源吸热 Q 2’,向 T 0 放热 Q 1’例题 T 1T 2(<T 0)Q 2’WT 0Q 1’Q 2Q 1 试证:当 T 1>>T 0 则
例题 T 1T 2(<T 0)Q 2’WT 0Q 1’Q 2Q 1 试证:当 T 1>>T 0 解：
例题 T 1T 2(<T 0)Q 2’WT 0Q 1’Q 2Q 1 试证:当 T 1>>T 0 解：0
卡诺定理—热二律的推论之一定理：在两个不同温度的恒温热源间工作的所有热机，以可逆热机的热效率为最高。卡诺提出：卡诺循环效率最高即在恒温 T 1、T 2 下结论正确，但推导过程是错误的当时盛行“热质说”1850 年开尔文，1851 年克劳修斯分别重新证明 Carnot principles
卡诺的证明—反证法假定 Q 1=Q 1’要证明 T 1T 2IRRRWQ 1Q 2Q 2’Q 2’Q 1’Q 1’W’如果>∵Q 1=Q 1’∴W>W’“热质说”，水,高位到低位，作功，流量不变热经过热机作功，高温到低温，热量不变 Q 2=Q 1Q 2’=Q 1’Q 2=Q 2’T 1 和 T 2 无变化，作出净功 W-W’,违反热一律把 R 逆转 Q 1’Q 2’R
卡诺证明的错误恩格斯说卡诺定理头重脚轻
开尔文的证明—反证法若ηt IR>ηt RT 1T 2IRRQ 1Q 1’Q 2Q 2’WIRWIR-WR=Q 2’-Q 2> 0T 1 无变化从 T 2 吸热 Q 2’-Q 2 违反开表述，单热源热机 WR 假定 Q 1=Q 1’要证明把 R 逆转-WRWIR=Q 1-Q 2WR=Q 1’-Q 2’对外作功 WIR-WR
克劳修斯的证明—反证法假定：WIR=WR 若ηt IR>ηt RT 1T 2IRRQ 1Q 1’Q 2Q 2’WIRQ 1<Q 1’Q 1’-Q 1=Q 2’-Q 2> 0 从 T 2 吸热 Q 2’-Q 2 向 T 1 放热 Q 1’-Q 1 不付代价违反克表述要证明 Q 1-Q 2=Q 1’-Q 2’WR 把 R 逆转
卡诺定理推论一在两个不同温度的恒温热源间工作的一切可逆热机，具有相同的热效率，且与工质的性质无关。T 1T 2R 1R 2Q 1Q 1’Q 2Q 2’WR 1 求证：ηt R 1=ηt R 2 由卡诺定理ηt R 1>ηt R 2ηt R 2>ηt R 1WR 2 只有：ηt R 1=ηt R 2ηt R 1=ηt R 2=ηt C 与工质无关
卡诺定理推论二在两个不同温度的恒温热源间工作的任何不可逆热机，其热效率总小于这两个热源间工作的可逆热机的效率。T 1T 2IRRQ 1Q 1’Q 2Q 2’WIR 已证：ηt IR>ηt R 证明ηt IR=ηt R 反证法,假定：ηt IR=ηt R 令 Q 1=Q 1’则 WIR=WR 工质循环、冷热源均恢复原状，外界无痕迹，只有可逆才行，与原假定矛盾。∴Q 1’-Q 1=Q 2’-Q 2=0WR
作业 4-24-34-44-5
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多热源（变热源）可逆机多热源可逆热机与相同温度界限的卡诺热机相比，热效率如何？Q 1C>Q 1R 多 Q 2C<Q 2R 多 bcda 321456T 2T 1 平均温度法：∴ηt C>ηt R 多 Q 1R 多=T 1(sc-sa)Q 2R 多=T 2(sc-sa)Ts
概括性卡诺热机如果吸热和放热的多变指数相同 bcdafe T 1T 2 完全回热 Tsnn∴ab=cd=ef 这个结论提供了一个提高热效率的途径 Ericsson cycle
卡诺定理小结
The Carnot Principles 1、The efficiency of an irreversibleheat engine is always less than theefficiency of a reversible oneoperating between the same tworeservoirs.2、The efficiencies of all reversibleheat engines operating between thesame two reservoirs are the same.
卡诺定理的意义从理论上确定了通过热机循环实现热能转变为机械能的条件，指出了提高热机热效率的方向，是研究热机性能不可缺少的准绳。对热力学第二定律的建立具有重大意义。
卡诺定理举例 A 热机是否能实现 1000K 300KA 2000 k J 800k J 1200k J 可能如果：W=1500 k J 1500k J 不可能 500k J
实际循环与卡诺循环内燃机 t 1=2000o C，t 2=300o Cηt C=
§4-3 克劳修斯不等式§4-3、§4-4 熵、§4-5 孤立系熵增原理围绕方向性问题，不等式热二律推论之一卡诺定理给出热机的最高理想热二律推论之二克劳修斯不等式反映方向性定义熵 Clausius inequality
克劳修斯不等式克劳修斯不等式的研究对象是循环方向性的判据正循环逆循环可逆循环不可逆循环克劳修斯不等式的推导
克劳修斯不等式的推导（
克劳修斯不等式的推导（
克劳修斯不等式的推导（
克劳修斯不等式的推导（
克劳修斯不等式推导总结可逆=不可逆<正循环（可逆、不可逆）吸热反循环（可逆、不可逆）放热仅卡诺循环???
克劳修斯不等式∴对任意循环克劳修斯不等式将循环用无数组 s 线细分，abfga 近似可看成卡诺循环=可逆循环<不可逆循环>不可能热源温度热二律表达式之一
克劳修斯不等式例题 A 热机是否能实现 1000K 300KA 2000k J 800k J 1200k J 可能如果：W=1500 k J 1500k J 不可能 500k J 注意：热量的正和负是站在循环的立场上
§4-4 熵 Entropy 热二律推论之一卡诺定理给出热机的最高理想热二律推论之二克劳修斯不等式反映方向性热二律推论之三熵反映方向性
熵是状态量可逆循环 pv 12ab 熵变与路径无关,只与初终态有关 Entropy change
不可逆过程ΔS 与传热量的关系任意不可逆循环 pv 12ab=可逆>不可逆
ΔS 与传热量的关系=可逆>不可逆<不可能热二律表达式之一对于循环克劳修斯不等式除了传热,还有其它因素影响熵不可逆绝热过程不可逆因素会引起熵变化=0 总是熵增针对过程
熵流、熵产和熵变任意不可逆过程可逆过程不可逆绝热过程可逆绝热过程不易求
熵变的计算方法理想气体仅可逆过程适用 Ts 1234 任何过程
§4-5 孤立系统熵增原理孤立系统无质量交换结论：孤立系统的熵只能增大，或者不变，绝不能减小，这一规律称为孤立系统熵增原理。无热量交换无功量交换=：可逆过程>：不可逆过程热二律表达式之一
Increase of entropy principle The entropy of an isolated systemduring a process always increase or,in the limiting case of a reversibleprocess, remains constant.孤立系统熵增原理：孤立系统的熵只能增大，或者不变，绝不能减小。
为什么用孤立系统？孤立系统=非孤立系统+相关外界=：可逆过程 reversible>：不可逆过程 irreversible<：不可能过程 impossible 最常用的热二律表达式
孤立系熵增原理举例(
孤立系熵增原理举例(1)QT 2T 1 取热源 T 1 和 T 2 为孤立系当 T 1>T 2 可自发传热当 T 1<T 2 不能传热当 T 1=T 2 可逆传热
孤立系熵增原理举例(1)QT 2T 1 取热源 T 1 和 T 2 为孤立系 STT 1T 2
孤立系熵增原理举例(2)两恒温热源间工作的可逆热机 Q 2T 2T 1RWQ 1 功源
孤立系熵增原理举例(2)Q 2T 2T 1RWQ 1 功源 STT 1T 2 两恒温热源间工作的可逆热机
孤立系熵增原理举例(3)T 1T 2RQ 1Q 2W 假定 Q 1=Q 1’，ηt IR<ηt R，W’<W∵可逆时 IRW’Q 1’Q 2’两恒温热源间工作的不可逆热机
孤立系熵增原理举例(3)T 1T 2IRW’Q 1’Q 2’两恒温热源间工作的不可逆热机 STT 1T 2RQ 1Q 2W
孤立系熵增原理举例(4)功→热是不可逆过程 T 1WQ 功源单热源取热→功是不可能的
孤立系熵增原理举例(5)Q 2T 2T 0WQ 1 功源冰箱制冷过程若想必须加入功 W,使
作业 4-84-94-104-6
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作功能力损失 RQ 1Q 2WR 卡诺定理ηt R>ηt IR 可逆 T 1T 0IRWIRQ 1’Q 2’作功能力:以环境为基准,系统可能作出的最大功假定 Q 1=Q 1’，WR>WIR 作功能力损失
作功能力损失 T 1T 0RQ 1Q 2WIRW’Q 1’Q 2’假定 Q 1=Q 1’，WR>WIR 作功能力损失
§4-6 熵方程闭口系开口系 out(
热二律讨论•热二律表述(思考题
熵的性质和计算
熵的表达式的联系
熵的问答题
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，Δs 相同=：可逆过程>：不可逆过程热源 T 相同相同
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
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 STp 1p 2122’
判断题（4）•理想气体绝热自由膨胀，熵变？典型的不可逆过程 AB 真空
可逆与不可逆讨论(例 1)可逆热机 2000K 300K 100k J 15k J 85k J
可逆与不可逆讨论(例 1)可逆热机 2000K 300K 100k J 15k J 85k JΔScycle=0,ΔSiso=0ST 2000K 300K
可逆与不可逆讨论(例 2)2000K 300K 100k J 15k J 85k J 不可逆热机 83k J 17k J 由于膨胀时摩擦摩擦耗功 2k J 当 T 0=300K 作功能力损失π=T 0×ΔSiso=2k J
可逆与不可逆讨论(例
可逆与不可逆讨论(例 3)有温差传热的可逆热机 2000K 300K 100k J 16k J 84k J 100k J 1875K
可逆与不可逆讨论(例
可逆与不可逆讨论(例
可逆与不可逆讨论(例 4)（1）卡诺热机 800KST 285K
可逆与不可逆讨论(例
可逆与不可逆讨论(例 4)(2)800Ks T 285K 750K 300KΔs 1800K 285Kq 1’q 2wq 1=600750K 300Kq 2’Δs 不可=0.25
可逆与不可逆讨论(例
可逆与不可逆讨论(例 4)(2)800Ks T 285K 750K 300KΔs 1Δs 不可逆=0.25
可逆与不可逆讨论(例 4)(2)800Ks T 285K 750K 300KΔs 1Δs 不可逆Δsiso
可逆与不可逆讨论(例 4)(2)800Ks T 285K 750K 300K
可逆与不可逆的深层含义不可逆,必然有熵产,对应于作功能力损失
热二律例 1 教材（4-7）a 2kmol 1 atm 25℃b 1 kmol 1 atm 1kmol 1 atm-15℃60℃c 不可能
例 1 教材（4-7）a 2kmol 1 atm 25℃b 1 kmol 1 atm 1kmol 1 atm-15℃60℃c 热一律向环境放热若吸热，无热源，不可能 t 0Q
例 1 教材（4-7）a 2kmol 1 atm 25℃b 1 kmol 1 atm 1kmol 1 atm-15℃60℃ct 0Q 不可能注意：热一律与热二律同时满足孤立系选取
例 1 教材（4-
例 1 教材（4-7）a 2kmolpab 1 kmolpb 1kmolpcct 0QTa Tc Tb 热一律
例 1 教材（4-7）a 2kmolpab 1 kmolpb 1kmolpcct 0QTa Tc Tb 热二律
例 1 教材（4-
例 2 有人声称已设计成功一种热工设备,不消耗外功,可将 65℃的热水中的 20%提高到 95℃,而其余 80%的 65℃的热水则降到环境温度 15℃,分析是否可能?若能实现,则 65℃热水变成 95℃水的极限比率为多少?已知水的比热容为
例
例
例 2 热二律取孤立系黑箱方法
例 2 有人声称已设计成功一种热工设备,不消耗外功,可将 65℃的热水中的 20%提高到 95℃,而其余 80%的 65℃的热水则降到环境温度 15℃,分析是否可能?若能实现,则 65℃热水变成 95℃水的极限比率为多少?已知水的比热容为 4.1868k J/kg.K 解：热一律,热平衡设有 1kg 65℃的热水 mkg 从 65℃提高到 95℃,吸热(1-m)kg 从 65℃降低到 15℃,放热
例 2 热二律取孤立系黑箱方法 mkg 95℃65℃(1-m)kg 65℃15℃15℃环境吸热解得冷热管
热二律解决的典型问题
熵的物理意义 Entropy can be viewed asa measure ofmoleculardisorder,ormolecularrandomness. As a systembecomes more disordered,the positions of themolecules become lesspredictable and theentropy increase.Physical meaning of Entropy Entropyk J/kg.KGas Liquid Solid
热力学概率当 1mol 气体,分子数为 N=6.02×1023,可能出现的分布为 2N 种,所有分子全部集中于容器某一边的概率仅为分子数为 4,可能出现的分布为 24 种概率上不可能出现
Statistical thermodynamic pointk：Boltzmann constant=1.3806×10-23J/KW：Thermodynamic probability The entropy of a system is related tothe total number of possiblemicroscopic states of that system, theentropy of a system increases wheneverthe molecular randomness (probability)of a system increase.热力学概率
Molecules in the gas phase possess aconsiderable amount of kinetic energy.However, we know that no matter how largetheir kinetic energies are, there will not rotatea paddle wheel inserted into the containerand produce work.This is because the gasmolecules, and the energy they posses, aredisorganized.Probably the number ofmolecules trying to rotate the wheel in onedirection at any instant is equal to thenumber of molecules that are trying to rotateit in the opposite direction.Therefore, wecannot extract any useful work directly fromdisorganized energy.
Being an organizedform of energy,work is free ofdisorder orrandomness andthus free of entropy.There is no entropytransfer associatedwith energytransfer as work.wsh
The paddle-wheel workwill be converted to theinternal energy of thegas, a rise in gastemperature, creating ahigher level of moleculardisorder in the container.wsh Gas TOnly a portion of this energy can beconverted to work by heat engine.Therefore, energy is degraded, the ability todo work is reduced, molecular disorder isproduced, entropy is increase.
作业 4-124-134-144-11
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Entropy in Daily Life
熵和热力学第二定律所遇到的诘难
麦克斯韦妖 Maxwell Demon 小精灵(麦克斯韦妖)把守住气体容器内隔板上的一个小门，假设隔板绝热，小门没有摩擦。小精灵可以判断分子运动速度，他只允许左侧运动速度高的分子到右侧，这样无需作功，经过一段时间可达到使左侧温度降低并使右侧温度升高的效果。孤立系统的熵减少了。1929 年，匈牙利物理学家西拉德(L. Szilard)发现，小妖至少需要一个温度与环境不同的光源照亮分子，才能获得所需的分子速度信息，正由于获取信息时的能量付出，才达到了系统熵减少的效果。
§4-7Ex 及其计算 1956，I. Rant I.郎特 Available Energy Energy Exergy 东南大学夏彦儒教授翻译如何评价能量价值???Availability Anergy 可用能可用度火无火用 Unavailable energy
哪个参数才能正确评价能的价值热量 500K 293K 100k J 1000K 100k J 293K
哪个参数才能正确评价能的价值焓 h 1=h 2p 1p 2w 1w 2w 1>w 2
哪个参数才能正确评价能的价值内能 u 1=u 2p 0p 0w 1w 2w 1>w 2
三种不同品质的能量
Ex 与 An Ex 的定义当系统由一任意状态可逆地变化到与给定环境相平衡的状态时，理论上可以无限转换为任何其它能量形式的那部分能量，称为 Ex 100%相互转换功能量中除了 Ex 的部分，就是 An Ex 作功能力
Ex——作功能力环境一定，能量中最大可能转换为功的部分 500K 100k J 1000K 100k JT 0=293KT 0=293K
热一律和热二律的 Ex 含义一切过程，Ex+An 总量恒定热一律：热二律：在可逆过程中，Ex 保持不变在不可逆过程中，部分 Ex 转换为 An Ex 损失、作功能力损失、能量贬值任何一孤立系，Ex 只能不变或减少，不能增加——孤立系 Ex 减原理由 An 转换为 Ex 不可能 Degradation of energy
Decrease of exergy principle The exergy of an isolated systemduring a process always decrease or, in thelimiting case of a reversible process,remains constant 任何一孤立系，Ex 只能不变或减少，不能增加——孤立系 Ex 减原理 In other words, it never increase andexergy is destroyed during an actualprocess
热量的 Ex 与 An 1、恒温热源 T 下的 QEx Q:Q 中最大可能转换为功的部分 TST 0Ex QAn Q 卡诺循环的功 T
热量的 Ex 与 An 2、变温热源下的 QTST 0Ex QAn Q 微元卡诺循环的功
热量的 Ex 与 An 的说明
冷量的 Ex 与 An T<T 0 的冷量 Q 2,有没有 Ex 卡诺循环的功 T 0T<T 0δQ 1δWmaxδQ 2
冷量的 Ex 与 An 的说明实际上，只要系统状态与环境的状态有差别，就有可能对外作功，就有 Ex TST 0TEx Q 2Q 2 冷量 Ex 可理解为:T<T 0,肯定是对其作功才形成的，而这个功（就是 Ex）就储存在冷量里了。
闭口系统内能的 Ex 与 An 设一闭口系统（1kg），状态为 u 1,s 1,T 1,p 1,v 1ww ’w ’’T 0exu=?经某可逆过程，与环境达到平衡，状态为 u 0,s 0,T 0,p 0,v 0，过程中放热,对外作功为 w 假定通过可逆热机作功 w’exu= w ’’= w + w ’
闭口系统内能的 Ex 与 Anww ’w ’’T 0 热一律：热二律：
闭口系统内能的 Ex 与 Anww ’w ’’T 0 内能 ex：(有用功)克服环境压力 p 0u 1,s 1,T 1,p 1,v 1
闭口系统内能的 Ex 与 An 的说明
闭口系统内能的 Ex 举例 1kg 空气，由 p 1=50bar,t 1=17o C,膨胀到 p 2=40bar,t 2=17o C,已知 p 0=1bar,t 0=17o C 求：该膨胀过程对外界的最大有用功
闭口系统内能的 Ex 举例 1kg 空气，由 p 1=50bar,t 1=17o C,膨胀到 p 2=40bar,t 2=17o C,已知 p 0=1bar,t 0=17o C 求：该膨胀过程对外界的最大有用功
稳定流动工质的焓 Ex 与 Anwsws’ws’’T 0 流量 1kg 的工质，初态为 h 1,s 1,c 1,z 1exh=?经稳定可逆流动，与环境达到平衡，状态为 h 0,s 0,c 0,z 0，过程中放热为,对外作功为 ws 假定通过可逆热机作功 ws’exh=ws’’= ws+ ws’1
稳定流动工质的焓 Ex 与 Anwsws’ws’’T 01 热一律：热二律：一般动、位能变化忽略
稳定流动工质的焓 Ex 与 An 的说明
稳定流动工质的焓 Ex 举例压气机燃气轮机燃烧室 t 1=900℃p 1=
稳定流动工质的焓 Ex 举例可逆功
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Ex 平衡、Ex 效率、Ex 损失热力系统 Ex 效率 Ex 平衡动力装置耗功装置换热设备加热 Ex. balance、Ex. efficiency、Ex.destroyed
作业 4-194-204-214-16
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Ex 损失与作功能力损失 Ws Ex 1Ex 2 热一律：QT 0
Ex 损失与作功能力损失放热 m 热 1234m 冷吸热
Ex 损失与功减少可逆绝热膨胀 Ts T 0122’不可逆绝热膨胀 Ex 损失由于不可逆少作功
Thequantityof energy is alwayspreserved during an actual process(the first law), but thequalityisbound to decrease(the second law).This decrease inqualityis alwaysaccompanied by an increase inentropy.Quality and Quantity
例 2,Ex 解法
例 2,Ex 解法 6595156515STSTEx 1Ex 2(1-m)kg 从 65℃降低到 15℃,放出 Exmkg 从 65℃提高到 95℃,需 Ex 放出 Ex=需 Ex 解得 m
例 3 有三个热容(cm)相同的刚性物体组成一个系统，其温度分别为 TA=300K,TB=350K,TC=400K,若要使其中一个物体温度升高，另外两个物体达到相同温度，问该物体能上升的最高温度？并说明使三个物体中任何一个物体温度上升，其最高温度相同。解：设 C 上升最高温度为 Tmax, A 和 B 温度下降到 T’热一律，热平衡
例 3 热一律,热平衡热二律,取孤立系
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例 3 热一律热二律
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例 4 空气流经某些可逆过程后分成两股,如下图,设在这些过程中,可以与空气流进行热量交换的热源只有一个。试确定这些过程中空气流与热源之间的净传热量 Qnet 以及与外界之间传递的净功量 Wnet。为了实现上述方案，具体过程应该怎样安排？m 1=4kg/sp 1=2atm T 1=500Km 2=3kg/sp 2=2atm T 2=800Kp 3=4atm T 3=400KTQnet Wnet
例 4 解：质量守恒 p 1=2atm T 1=500Km 2=3kg/sp 2=2atm T 2=800Kp 3=4atm T 3=400Km 1=4kg/s 热一律,热平衡 m 3=1kg/s TQnet Wnet
例 4p 1=2atm T 1=500Km 2=3kg/sp 2=2atm T 2=800Kp 3=4atm T 3=400Km 1=4kg/s 热二律,取孤立系 m 3=1kg/s TQnet Wnet
例 4p 1=2atm T 1=500Km 2=3kg/sp 2=2atm T 2=800Kp 3=4atm T 3=400Km 1=4kg/s 热二律 m 3=1kg/s TQnet Wnet 热一律随热源温度 T 不同，无穷多解
例 4 空气流经某些可逆过程后分成两股,如下图,设在这些过程中,可以与空气流进行热量交换的热源只有一个。试确定这些过程中空气流与热源之间的净传热量 Qnet 以及与外界之间传递的净功量 Wnet。为了实现上述方案，具体过程应该怎样安排？m 1=4kg/sp 1=2atm T 1=500Km 2=3kg/sp 2=2atm T 2=800Kp 3=4atm T 3=400KTQnet Wnet
例 4(T=500K)p 1=2atm T 1=500Km 2=3kg/sp 2=2atm T 2=800Kp 3=4atm T 3=400Km 1=4kg/sm 3=1kg/s TQnet Wnets Tvp 1pv 多热源可能的过程 Ts 2500K 800K 400K 32’3’2atm 4atm 122’33’
例 4(T=400K)p 1=2atm T 1=500Km 2=3kg/sp 2=2atm T 2=800Kp 3=4atm T 3=400Km 1=4kg/sm 3=1kg/s TQnet Wnets Tvp 12500K 800K 400K 32’2atm 4atm 122’32’’2’’
热二律的表述
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