工程热力学 第5章 1 排好 模板.ppt

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1、工程热力学第五章热力学第二定律考点精讲冯青主讲：本章考研要求1.深刻理解热力学第二定律的实质及其各种表述；2.熟练掌握第二定律各种形式的数学表达式及其应用。掌握卡诺循环，卡诺定理，孤立系统熵增原理，深刻理解熵的定义式及其物理意义；3.掌握热力循环各种经济评价指标如：热效率、制冷系数、供暖系数的意义、影响因素及计算；4.熟练应用熵方程，计算任意过程熵的变化，以及作功能力损失的计算。深入了解定熵效率的意义；5.了解火用、火无的概念。理解能量的可用性，能量“质”与“量”的评价，了解火用效率。第五章热力学第二定律（一）冯青主讲：考点精讲

2、考点一：自然过程进行的方向性无论向哪个方向传热都并不违反热一定律问题：所有已经发生的过程都遵守热力学第一定律，所有遵守热力学第一定律的过程是否都能发生？温差传热过程?考点二:热力学第二定律的各种说法“自发过程不可逆”是热力学第二定律最根本的说法。6.热力学第二定律N种说法的等效性证明既然从不同侧面描述的是同一事实，同一本质，那么各种描述必然是等效的，仅仅是描述角度不同而已。所谓说法等效指的是从一种说法能够导致另外一种说法。考点二:热力学第二定律的各种说法1）由开尔文-普朗克说法→克劳修斯说法应用数学逻辑上的反证法证明。假设克劳修

3、斯说法不成立，即热可以由低温传向高温而不产生任何其它变化。正向循环热机R，它从高温热源吸热Q，向外界作功W，并向低温热源放热Q-W则这台装置运行的总效果是：热源:不变；热力系:不变；功源:净得功W冷源:净失热Q-（Q-W）=W；考点二:热力学第二定律的各种说法即机器从单一热源（冷源）吸热，并将所吸热量全部转换为功而未产生任何其它变化，这显然违反了开尔文-普朗克说法。结论：原设不成立，即克劳修斯说法成立。命题得证。考点二:热力学第二定律的各种说法2）由克劳修斯说法→开尔文-普朗克说法仍用反证法证明。设开尔文-普朗克说法不成立。即可

4、以从单一热源（冷源）吸热，并将所吸热量全部转换为功而不产生任何其它变化。则这台装置运行的总效果是：热源:净得热Q冷源:净失热Q功源:不变；热力系:不变以此机为H，它从低温热源吸热Q，并全部转化为W，再将W全部转化为Q，并向高温热源放热Q。考点二:热力学第二定律的各种说法即将热量由低温传向高温而未产生任何其它变化，这显然违反了克劳修斯说法。结论：原设不成立，即开尔文-普朗克说法成立。命题得证。同理，可由热力学第二定律任意一种说法→另一种说法。违背一种说法必定违背其它说法。结论：热力学第二定律各种不同的说法都是等效的。“自发过程不可

5、逆”是热力学第二定律最根本的说法。考点二:热力学第二定律的各种说法例5-1选择题：经过一个不可逆循环，工质不能恢复原来状态＿＿＿＿。A这种说法是错的B这种说法是正确的C这种说法在一定条件下是正确的D无法判断（上海交通大学2003年考研试题）A例5-2选择题：有位发明家声称他发明了一种机器，当这台机器完成一个循环时，吸收了100kJ的功，同时向单一热源排出了100kJ的热，这台机器＿＿＿＿。A违反了第一定律；B违反了第二定律；C违反了第一定律和第二定律；D既不违反第一定律也不违反第二定律（上海交通大学2001年考研试题）B考点二:

6、热力学第二定律的各种说法例5-3选择题：某装置完成一个可逆循环，循环的全部结果是：系统吸热20kJ，同时对外做功20kJ，则该装置＿＿。A违反热力学第一定律；B违反热力学第二定律；C违反热力学第一、二定律；D两个定律都不违反（南航2002年考研试题）B例5-4判断并简答题：工质经过一个可逆循环恢复原来状态后，其热力学能恢复原值，但经过不可逆循环，恢复原来状态后，因不可逆损失其热力学能减少。（上海交通大学2008年考研试题）例5-5判断并简答题：自发过程是不可逆过程，则非自发过程就是可逆过程。（西北工业大学2007年考研试题）×考

7、点二:热力学第二定律的各种说法例5-6分析证明题：使用热力学第二定律证明，在状态图上（如p-v图），可逆绝热线与定温线不可能相交于两点。（南航2004年考研试题）pv12sT3s证：反证法，假设定熵线与定温线可以交于两点，则在p-v图上画出1-2-3循环。该循环可以从单一热源（冷源）吸热，并将所吸热量全部转换为功而不产生任何其它变化。显然违反了开尔文-普朗克说法。结论：原设不成立，即可逆绝热线与定温线不可能相交于两点。命题得证。秘笈：与热二定律相关的东西都可以采用循环来复现。考点二:热力学第二定律的各种说法其实，假设“定熵线与定

8、温线可以交于两点”还会引起其他矛盾，也可以用来证明该命题。低级的如1点具有两个熵值，高级的如经历2-3定温过程吸热熵却并不增加。只是题目要求用热二定律证明。例5-7简答热力学第二定律的表述、实质、表达式及应用。（重庆大学2006年考研试题）pv12sT3s例5-