工程热力学笔记.docx

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1、熵：一、任意过程熵与热量的关系系统的熵变是可以用可逆吸热计算的，当实际过程不可逆时，可以采用假设可逆过程的方法。按假设可逆过程计算熵变，即用热温比计算，其中的热量度其实是包括两部分：实际传入的热量和耗散热量（可逆功-实际功）——总热量一个关系：（假设）可逆传热-（假设）可逆功=传热-功（实际）=系统内能变化（因为内能是状态参量，是只与前后状态有关的，与过程是否可逆无关）即：系统在某一温度下的熵变是系统在该温度下所得到的总热量除以该系统的温度，与可逆与否无关。，注意用的是系统温度而不是热源温度，因为熵本身就是系统的状态量。——第一熵方程二、微观解释系统微观粒子热运动能量增

2、量与热运动强度之比（运动有序程度的度量）反应了系统宏观状态对应的微观状态数。注：任何不可逆过程都将一定功化为等量热。——效果与功生热一样。——则任一不可逆过程都可能通过加功消除变化。三、熵流与熵产熵产是真正的不可逆程度的度量，是不可逆的本质，是熵的根本来源。闭系，熵变=熵流+熵产，任意系统熵变可正可负，熵流可正可负，但熵产必然是大于或等于0的，孤立系统，没有熵流，则熵变就是熵产，所以有孤立系熵增原理。总方程：——第二熵方程熵流熵产：两部分组成——有有限温差温差的传热和系统内部功的耗散如果计算熵流用的是系统温度，则熵产中就只有耗散项，而不包括温差传热项。两者熵产项不相等，

3、是因为考虑的过程不同，所选择的系统也不同。用热源温度计算熵流时，计算的是从热源流出的熵流，而熵变是系统的熵变，则系统的熵变理应包括温差传热带来的熵产。而用系统温度计算熵流时，计算的是流入系统的熵流，而流入系统的熵流已经包括温差传热的熵产了。——温差传热的熵产是最终到受热方的，是流入的熵流的一部分。开口系多用计算熵流而不用，因为工质系统一般是研究对象，简单清楚。应用：热机可逆热机：——以工质为系统，在两个恒温热源处的熵流之和为零（系统循环一周，也只在热源处有吸放热，即有熵流，所以也即循环总熵流为零，而系统循环一周，状态不变，即总熵不变，则可逆熵产为零，实际上熵流为零是倒推

4、的）。也即工质、热机为中介，熵流从热源流到冷源——熵流*热势差。（势差*流普遍格式）可知，热机做功的实质：熵流从高的热势流向低的热势时，热机对外做功熵流分析：不可逆热机：上式<0——熵流不守恒，同一个过程，站在不同系统的角度考虑流入系统的熵流，是不相等的，此处最好用Q的绝对值，易于理解。同理，因为总熵不变而不可逆导致熵产>0可推知。（熵产相当于直接从1-2传递Q2以2为系统考虑，热机是一个状态没有变化的中介，不用考虑）四、孤立系熵增原理孤立系不可能经过同一状态两次。非自发过程必须与自发过程相配合才能发生。热力学第二定律的熵表达式：——其中T是系统的温度，含义是熵变大于等

5、于流入系统的熵流，即有熵产存在，且该熵产是只对系统考虑的不算温差传热的熵产，其实我们在计算熵变时假设状态一样的可逆过程，可行性就是因为尽管过程是不可逆的，但是可以取等号，因为用系统温度时已经将温差传热的熵产考虑在内了——并非真的不可逆，但是等号依然成立。闭口系熵平衡方程：熵变=熵流+熵产（）开口系控制容积熵平衡方程：进入系统的熵-离开系统的熵+系统中产生的熵=系统的熵增——注意熵流是矢量，只有加没有减。微分形式：对于稳定流动，m=const，可以提到微分号外。可逆的稳定流动（没有内耗散，可以有温差传热）=0；可逆绝热稳流dS=0注意：前方熵流计算都是通过传热计算的，开口

6、系有质量传递导致的熵的流动并不是熵流，而是质量流导致的熵的流动——称为流动熵。关于符号：非状态参数，只能用不能用d，表示微元差分（微小的差而已，数学含义而没有物理含义）而不是微分（量的变化——可以表示随自变量，如时间变化）。对照流体力学中的随体导数方程：，B是任意标量或矢量。D是强调质点导数的欧拉表示法，偏是拉格朗日的当地表述。数学上D与偏的关系：D要对B每一项取偏导DB（x,y,z,t）,偏是只对t求导数，该数学定义与流体上的随体导数是一致的，对内部的xyz对t求导可以直接得出，流体力学的特征就是xyz对求导对象质点是变化的就可以了。注：（1）系统总能守衡与变化的观点

7、总能：机械能（动能、势能包括压力势能）、内能、<其他能量（原子层面、电磁能等）>变化因素：外部功、传热、<势场中的变化>。闭口系中，只涉及内能和功、热，开口系中，焓比内能好用，也可能涉及机械能。（2）多元复相系平衡时的独立强度参数个数：f=k+2-φk是每个相组分数，φ是相数（3）Q是矢量五、火用在一定环境中，系统所能做的最大的功，称作可用能，简称火用，火用等于功势函数的减少。下面首先讨论功势函数。注意：区分功势函数和有效能,1.闭口系的功势函数：设系统处在温度为T0压力为p0的环境中，且只于其交换热量。由热平衡方程（热一定律）和第二熵方