孤立系统熵增原理

孤立系统熵增原理第一页，共十八页，编辑于2023年，星期五关于熵流和熵产1、熵流：dSf是由于系统与外界发生热交换，热流引起的熵的变化，称为熵流。系统吸热，dSf

＞0；系统放热，dSf

＜0；系统绝热，dSf

＝0。2.熵产：dSg是由于不可逆因素的存在而引起的熵的增加，称为熵产。对于不可逆过程，dSg＞0；对于可逆过程，dSg＝0。熵产过程不可逆性大小的度量与表征。不可逆性越大，熵产也越大。表示传热的方向有：等号适于可逆过程，不等号适于不可逆过程。不同逆程度越深，功的损失越大，熵产越大。注意：熵产永远为正，而熵流可正可负。第二页，共十八页，编辑于2023年，星期五熵流、熵产和熵变任意不可逆过程可逆过程不可逆绝热过程可逆绝热过程不易求第三页，共十八页，编辑于2023年，星期五熵变的计算方法理想气体仅可逆过程适用Ts1234任何过程第四页，共十八页，编辑于2023年，星期五三、孤立系统熵增原理孤立系统无质量交换结论：孤立系统的熵只能增大，或者不变，绝不能减小，这一规律称为孤立系统

熵增原理。无热量交换无功量交换=：可逆过程>：不可逆过程热二律表达式之一第五页，共十八页，编辑于2023年，星期五孤立系熵增原理举例(1)有温差传热(T1>T2)QT2T1用用用不好用不知道第六页，共十八页，编辑于2023年，星期五孤立系熵增原理举例(1)QT2T1取热源T1和T2为孤立系当T1>T2可自发传热当T1<T2不能传热当T1=T2可逆传热第七页，共十八页，编辑于2023年，星期五孤立系熵增原理举例(1)QT2T1取热源T1和T2为孤立系STT1T2第八页，共十八页，编辑于2023年，星期五孤立系熵增原理举例(2)设某热机通过工质进行一个循环，从热源吸热Q1，向冷源放热Q2，对外作功W，把热源、冷源、工质、热机划为一个孤立系统，则：热源的熵变：（热源放出热量给工质，熵减少）工质的熵变：（经过一个循环，工质的熵不变）

冷源的熵变：（冷源吸收热量，熵增大）第九页，共十八页，编辑于2023年，星期五进行一个循环后：可逆时：不可逆时：孤立系熵增原理举例(2)第十页，共十八页，编辑于2023年，星期五孤立系熵增原理举例(3)功热是不可逆过程T1WQ功源单热源取热功是不可能的第十一页，共十八页，编辑于2023年，星期五孤立系熵增原理举例(4)Q2T2T0WQ1功源冰箱制冷过程若想必须加入功W,使第十二页，共十八页，编辑于2023年，星期五4-5热量的作功能力热力学第二定律实质上说明了在转变为功的能力方面，各种形式的能的转换能力是不同的，并不都具有可用性。。机械能可以全部转变为功具有完全可用性，热能不具有完全可用性。热能所转换为功的最高极限为：我们将Qa称之为热量的作功能力或可用能其余部分称之为废热或无效能第十三页，共十八页，编辑于2023年，星期五热量作功损失与孤立系熵增之间的关系为：当孤立系统内实施某不可逆过程时，不可逆因素造成了能量品质的下降，使孤立系统的总熵增加。故孤立系的熵增量可作为过程不可逆所导致的可用能减少的量度，是系统不可以程度的量度。4-5热量的作功能力第十四页，共十八页，编辑于2023年，星期五热量作功能力损失举例Q热量传热前（A物体）TTATBT0S1234561’2’3’有温差传热作功能力损失示意图TATB作功能力：无效能：Q热量不等温传热后（B物体）作功能力为：无效能为：第十五页，共十八页，编辑于2023年，星期五由此可见，由于孤立系统内的不可逆过程（有温差传热），导致了热量作功能力损失，或者说无效能的增加。因为故有：作功能力降低无效能增加如电厂中锅炉中，烟温1500℃，而水蒸汽不到600℃；属大温差的不可逆传热过程，必然导致作功能力的损失。故现代最厂尽量向高参数发展，以减小作功损失。第十六页，共十八页，编辑于2023年，星期五本章小结热力循环及正、逆向循环；热二定律的表述、实质和表达式；卡诺循环组成及热效率计算，与卡诺定理的内容与结论及应用；孤立系统熵增原理的内涵，熵流与熵产；不可逆过程的熵增。可用能无效能概念，不可逆过程的作功损失理解。第十七页，共十八页，编辑于2023年，星期五作业思考题