第1篇【第5章 热力学第二定律】

《第1篇【第5章 热力学第二定律】》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第一篇工程热力学部分第五章热力学第二定律第五章热力学第二定律1.热力学第一定律的实质是什么？2.满足能量守恒的过程是否都能实现？3.可逆绝热过程是等熵过程。那么不可逆绝热过程的熵如何变化？4.能量是守恒的，能量是否有损耗？思考主要内容第一节热力学第二定律第二节卡诺循环和卡诺定理第三节熵的导出第四节孤立系统熵增原理第五节能量的做功能力、㶲第一节热力学第二定律一、自发过程的方向性1.自发过程（Thenaturalprocesses）：定义：不需要任何外界条件的作用而自动进行的过程。2.自发过程的方向性（1）功热转化功变为热是不可逆过程；热不可能全部无条件地转化为功；

2、耗散效应（摩擦，电阻生热等）是造成过程不可逆的因素之一。热力学第二定律（2）有限温差传热（Thedirectionofthenaturalprocesses）有限温差下的传热是不可逆过程；反向过程的进行必须消耗一定的外功。（3）自由膨胀（Freeexpansion）自由膨胀中气体不对外作功；理想气体绝热自由膨胀前后的热力学能相等，温度相等；自由膨胀过程是一典型不可逆过程。ABpumpQoutQinWgasevacuated热力学第二定律（4）混合过程（Mixing）混合过程是不可逆过程；使混合物各组分分离要耗功或耗热。3.自发过程的特点有限势差（温度差，压力差，

3、浓度差）作用下进行的非准平衡过程；不可逆性是自发过程的重要特征和属性；自发过程的反向过程的进行需要一定的补充条件。gas1gas2思考（1）热过程在进行时，为什么具有方向性？（2）自发过程反向进行需要什么样的条件？（3）认识热过程进行的方向，条件和限度。热力学第二定律二、热力学第二定律的表述1.克劳修斯表述（TheClausiusstatement）：不可能将热从低温物体传至高温物体而不引起其它变化。理解1850年，克劳修斯从热量传递方向性的角度提出热不可能自发地，不付代价地从低温物体传至高温物体。补偿过程低温物体高温物体通过热泵，消耗机械能。结论非自发过程的进

4、行自发过程作补充条件+实现热量从低温物体传至高温物体机械能转变为热能热力学第二定律热力学第二定律2.开尔文—普朗特表述（TheKelvin-Planckstatement）：不可能从单一热源取热，并使之全部转变为功而不产生其它影响。1824年，卡诺提出热能转变成机械能的根本条件：凡有温度差的地方都能产生动力。理解蒸汽机的出现说明：只有一个热源的热动力装置无法工作。要使热能连续地转化为机械能至少需要两个温度不同的热源（高温热源，低温热源）。1851年，开尔文，1897年，普朗特从热能转化为机械能的角度提出更为严密的表述：不可能从单一热源取热，并使之完全转变为功而不

5、产生其它影响。热功补偿过程热由高温物体传至低温物体思考是否可以将热能全部转变为机械能？理想气体的定温膨胀过程热力学第二定律结论非自发过程的进行自发过程作补充条件+实现热转变为功部分热量由高温物体传至低温物体热力学第二定律热力学第二定律3.第二类永动机（从单一热源取热并使之完全转变为功的热机）是不可能制造成功的。第二类永动机（Aperpetualmotionmachineofthesecondkind）是否违背热力学第一定律。第一类永动机和第二类永动机的区别。思考热力学第二定律的上述两种表述只是经验的总结，不是宏观方法所能解释的。1.不可逆性是自发过程的重要特征和

6、属性；2.非自发过程就是不能进行的过程；3.有人说：“自发过程是不可逆过程，非自发过程就是可逆过程”。这种说法对吗？4.热力学第二定律可否表述为“功可以完全变为热，而热不能完全变为功。”5.第二类永动机不仅违背了热力学第二定律，也违背了热力学第一定律。热力学第二定律第二节卡诺循环和卡诺定理一、正向循环和逆向循环1.正向循环（1）正向循环：将热能转变为机械能的循环。（2）p-v图，T-s图表示p-v图顺时针方向进行：1-a-2为膨胀过程2-b-1为压缩过程p210vab34wnet卡诺循环和卡诺定理T-s图顺时针方向进行：1-a-2为工质吸热过程2-b-1为工质放

7、热过程（3）循环功和热21ab4q1-q2=wnetT0s3p210vab34wnet卡诺循环和卡诺定理（4）循环热效率ηt循环中被加入热量有效利用程度，评价正向循环的经济性；t<1。t愈大，即吸收同样的热量时对外所作的净功愈多；适用：各类正向循环（可逆循环和不可逆循环）。卡诺循环和卡诺定理2.逆向循环（1）逆向循环：将热量从低温物体传至高温物体的循环（制冷，热泵循环）。（2）p-v图，T-s图表示p-v图逆时针方向进行：1-b-2为膨胀过程2-a-1为压缩过程p210vab34wnet卡诺循环和卡诺定理T-s图逆时针方向进行：1-b-2为工质吸热过程2-a

8、-1为工质放热过程（3）