工程热力学第5章热力学第二定律

《工程热力学第5章热力学第二定律》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第5章热力学第二定律一、教案设计教学目标：使学生深刻认识热力学第二定律的实质•热过程的方向性，实际过程不可逆；了解第二定律的不同表述，掌握热力学的推论工具和推论方法，深刻理解卡诺定理、克劳修斯不等式、燔增原理等判据的重要意义及其应用方法。理解有效能、自由能、自由愴、热力学温标等概念。知识点：理解热力学第二定律的实质，自发过程，卡诺循环，卡诺定理，孤立系统嬌增原理，深刻理解嬌的定义式及其物理意义。熟练应用爛方程，计算任意过程*商的变化，以及作功能力损失的计算，了解火用、火无的概念。重点：热力学第二定律的实质，卡诺循环，卡诺定理，孤立系统嫡增原理难点：卡

2、诺定理、克劳修斯不等式、燔增原理等判据的应用；作功能力损失的计算。教学方式：讲授+多媒体演示+课堂讨论师生互动设计：提问+启发+讨论©问：还记得绪论中曾经提到的第二类永动机吗？谁能举出例子吗？©问：自发过程都不可逆？不可逆的过程一定是自发过程？为什么？©问：高温的汽车尾气经过过滤净化后能循环利用吗？节能吗？©问：火力发电厂为什么都要设置凝汽器？为什么？©问：有人说火力发电厂的热效率可达60%以上？可信吗？学时分配：8学时+2学时（习题课）二、基本知识第一节自然过程的方向性一、磨擦过程功可以自发转为热,但热不能自发转为功二、传热过程热量只能自发从高温传

3、向低温三、.自由膨胀过程绝热自由膨胀为无阻膨胀,但压缩过程却不能自发进行四、混合过程两种气体混合为混合气体是常见的自发过程五、燃烧过程燃料燃烧变为燃烧产物（烟气等），只要达到燃烧条件即可自发进行结论：自然的过程是不可逆的第二节热力学第二定律的实质一、.热力学第二定律的实质克劳修斯说法：热量不可能从低温物体传到高温物体而不引起其它变化开尔文说法：不可能制造只从一个热源取热使之完全变为机械能，而不引起其它变化的循环发动机。二、热力学第二定律各种说法的一致性反证法：（了解）第三节卡诺循环与卡诺定理意义：解决了热变功最大限度的转换效率的问题一.卡诺循环：1、

4、正循环组成：两个可逆定温过程、两个可逆绝热过程7mr2q：过程a・b:工质从热源（Tl）可逆定温吸热b-c:工质可逆绝热（定商）膨胀c-d:工质向冷源（T2）可逆定温放热d-a:工质可逆绝热（定燔）压缩回复到初始状态。循环热效率：q、=7血-sa）=面积abefaq2=T2（sc-sd）=面积cdfec因为（》-》）=（$厂》）得到〃严1-¥分析：1、热效率取决于两热源温度，Tl、T2,与工质性质无关。2、由于TIhoo,T2h0,因此热效率不能为13、若T1=T2,热效率为零，即单一热源，热机不能实现。逆循环：包括：绝热压缩、定温放热。定温吸热、

5、绝热膨胀。致冷系数:供热系数甘企二』-w（）4一q2关系:£2c=8Xc+1分析：通常T2>T1・T2所以：気>1卡诺定理：1、所有工作于同温热源、同温冷源之间的一切热机，以可逆热机的热效率为最高。2.在同温热源与同温冷源之间的一切可逆热机，其热效率均相等.第四节燔与爛增原理一、*商的导出1865年克劳修斯依据卡诺循环和卡诺定理分析可逆循环，假/没用许多定嬌线分割该循环，并相应地配合上定温线，构成一系列微元卡诺循环。则有因为冈2<0,有得到一新的状态参数ds=（孚）“不可逆过程燔：二、恼增原理：5no意义：1.可判断过程进行的方向。2.爛达最大时，系

6、统处于平衡态。3.系统不可逆程度越大，燔增越大。4.可作为热力学第二定律的数学表达式第五节嫡产与作功能力损失一、建立燔方程一般形式为：（输入燔一输出燔）+*商产二系统燔变或*商产=（输出*商一输入購）+系统*商变得到：»S=^Sf+^8称山/为燔流，其符号视热流方向而定，系统吸热为正，系统放热为负，绝热为零）。称为*商产，其符号：不可逆过程为正，可逆过程为0。注意：爛是系统的状态参数，因此系统*商变仅取决于系统的初、终状态，与过程的性质及途径无关。然而燔流与燔产均取决于过程的特性。开口系统燔方程：（$］刼］一$2刼2）+讯+见=dSc*二、作功能力损

7、失作功能力损失：A%。/例题精要:例1刚性容器中贮有空气2kg,初态参数P

8、=0.1MPa,7>293K,内装搅拌器，输入轴功率Ws=0・2kW，而通过容器壁向环境放热速率为Q=OAkWo求:工作1小时后孤立系统*商增。解：取刚性容器中空气为系统，由闭系能量方程：W$=0+△“经1小时，3600W.y=36002+mCv（7；-7；）360的一-mCv2x0.7175由定容过程：邑=三，P—P^=0」x竺=0.186MP°P、T、・IT、293取以上系统及相关外界构成孤立系统：=A5$）,$+AS5MrASsur360()x0.1_293-=1.2

9、2873/K=0.8906+1.2287=2」2kJIK例2气机空气由Pi=100"a,7>400K,定温压