第四章  热力学第二定律 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。 自发过程的方向性 功量  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?  §4-1   热二律的表述与实质      热功转换              传 热   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。 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。 理想气体 T  过程 q = w Heat reservoirs            Thermal Energy               Source 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。 Perpetual –motion machine of the second kind 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。 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。 两种表述的关系 开尔文－普朗克 表述          证明1、违反开表述导致违反克表述 证明2、违反克表述导致违反开表述 热二律的实质 热一律与热二律 热一律否定第一类永动机 §4-2 卡诺循环与卡诺定理 卡诺循环— 理想可逆热机循环 卡诺循环热机效率 卡诺循环热机效率的说明 ?   ?t,c只取决于恒温热源T1和T2        而与工质的性质无关； 卡诺逆循环?卡诺制冷循环 T0       ? c 卡诺逆循环?卡诺制热循环 T1       ? ’ 三种卡诺循环 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。 卡诺的证明—反证法 假定Q1= Q1’ 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 克劳修斯的证明—反证法 假定：WIR=WR 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。 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。 多热源（变热源）可逆机 概括性卡诺热机 卡诺定理小结 1、在两个不同 T 的恒温热源间工作的一切    可逆热机     ?tR = ?tC  The Carnot Principles 1、The efficiency of an irreversible heat engine is always less than the efficiency of a reversible one operating between the same two reservoirs.  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 实际循环与卡诺循环  内燃机 t1=2000oC，t2=300oC §4-3  克劳修斯不等式 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 克劳修斯不等式的推导 （1）可逆循环 克劳修斯不等式的推导 （2）不可逆循环 克劳修斯不等式的推导 （1）可逆循环 克劳修斯不等式的推导 （2）不可逆循环 克劳修斯不等式推导总结 可逆      = 不可逆    克劳修斯不等式 = 可逆循环        不可能  克劳修斯不等式例题   A  热机是否能实现 §4-4  熵Entropy 熵的导出 = 可逆循环   不可逆循环 熵的物理意义 熵是状态量 不可逆过程?S与传热量的关系 ?S与传热量的关系 = 可逆  不可逆  不可能 熵流和熵产 对于任意微元过程有： 熵流、熵产和熵变 熵变的计算方法 熵变的计算方法 熵变的计算方法 熵变的计算方法 § 4-5  孤立系统熵增原理 Increase of entropy principle 为什么用孤立系统？ 孤立系熵增原理举例(1) 孤立系熵增原理举例(1) 孤立系熵增原理举例(1) 孤立系熵增原理举例(2) 孤立系熵增原理举例(2) 孤立系熵增原理举例(3) 孤立系熵增原理举例(3) 孤立系熵增原理举例(4) 孤立系熵增原理举例(5) 作功能力损失 作功能力损失  §4-6  熵方程 热二律讨论 热二律表述 “功可以全部转换为热,而热不能全部转换为功” 熵的性质和计算 ?  不可逆过程的熵变可以在给定的初、终 态之间任选一可逆过程进行计算。 熵的表达式的联系 熵的问答题 判断题（1） 判断题（2） 判断题（3） 判断题（4）  可逆与不可逆讨论(例1)  可逆与不可逆讨论(例1)  可逆与不可逆讨论(例2)  可逆与不可逆讨论(例2) 可逆与不可逆讨论(例3) 可逆与不可逆讨论(例3) 可逆与不可逆讨论(例4) 可逆与不可逆讨论(例4) 可逆与不可逆讨论(例4) 可逆与不可逆讨论(例4)(2) 可逆与不可逆讨论(例4) 可逆与不可逆讨论(例4)(2) 可逆与不可逆讨论(例4)(2) 可逆与不可逆讨论(例4)(2) 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  例1  例1  例1 例1  例1  例1  例1  例2  例2  例2  例2  例2  例2 热二律解决的典型问题 1.  某循环或过程能否实现? 熵和热力学第二定律的局限性  吉布斯佯谬(同种气体混合的熵增问题) 热寂说(?Siso≥0) …...   例3  例3  例3 热力学第二定律的知识要点 热力学第二定律的各种表述 可逆过程和不可逆过程分析 热力系统熵变、熵流和熵产之间的关系 熵方程的计算分析 热一律和热二律练习 800 K s T 285 K 750 K 300 K ? s1 800 K 285 K q1’ q2 w q1=600 750 K 300 K q2’ ? s不可=0.25 某热机工作于T1=800K和T2=285K两个热源之间，q1=600kJ/kg，环境温度为285K，          试求：       （1）热机为卡诺机时，循环的作功量及热效率       （2）若高温热源传热存在50K温差，绝热膨胀不可逆性引起熵增0.25kJ/kg.K，低温热源传热存在15K温差，这时循环作功量、热效率、孤立系熵增和作功能力损失。 800 K s T 285 K 750 K 300 K ? s1 ? s不可逆=0.25 800 K s T 285 K 750 K 300 K ? s1 ? s不可逆 ? siso 800 K s T 285 K 750 K 300 K 例1：（4-7）设有一个能同时产生冷空气和热空气的装置，参数

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