热力学第二定律9-孤立系统熵增原理、熵方程及讨论概要课件.ppt

1、工程工程热力学热力学熵Entropy热二律推论之一热二律推论之一 卡诺定理给出热机的最高理想卡诺定理给出热机的最高理想热二律推论之二热二律推论之二 克劳修斯不等式反映方向性克劳修斯不等式反映方向性热二律推论之三热二律推论之三 熵反映方向性熵反映方向性工程工程热力学热力学孤立系统熵增原理孤立系统孤立系统0fdS无质量交换无质量交换0giso dSdS结论：结论：孤立系统的熵只能增大，或者不变，孤立系统的熵只能增大，或者不变，绝不能减小绝不能减小，这一规律称为这一规律称为孤立系统孤立系统 熵增原理熵增原理。无热量交换无热量交换无功量交换无功量交换=：可逆过程：可逆过程：不可逆过程：不可逆过程热二律

2、表达式之一热二律表达式之一工程工程热力学热力学Increase of entropy principle The entropy of an isolated system during a process always increase or,in the limiting case of a reversible process,remains constant.孤立系统熵增原理：孤立系统的熵只能增大，或者不变，绝不能减小。工程工程热力学热力学为什么用孤立系统？孤立系统孤立系统=非孤立系统非孤立系统+相关外界相关外界iso0dS=：可逆过程：可逆过程 reversible：不可逆过程：不可

3、逆过程 irreversibleT2)QT2T1QST 用用用用fgSSS 用用iso0S没有循环没有循环不好用不好用不知道不知道用克劳修斯不等式用克劳修斯不等式 0rQT rQT工程工程热力学热力学孤立系熵增原理举例(1)QT2T112isoTT122111QQSSSQTTTT 取热源取热源T1和和T2为孤立系为孤立系当当T1T2可自发传热可自发传热iso0S当当T1T2不能传热不能传热iso0S当当T1=T2可逆传热可逆传热iso0S工程工程热力学热力学孤立系熵增原理举例(1)QT2T1iso2111SQTT取热源取热源T1和和T2为孤立系为孤立系isoSSTT1T2工程工程热力学热力学孤

4、立系熵增原理举例(2)两恒温热源间工作的可逆热机Q2T2T112isoTTRSSSSS 功源RWQ1功功源源12120QQTT22tt,C1111QTQT 工程工程热力学热力学孤立系熵增原理举例(2)Q2T2T1RWQ1功功源源12iso120QQSTTSTT1T2两恒温热源间工作的可逆热机工程工程热力学热力学孤立系熵增原理举例(3)T1T2RQ1Q2W假定假定 Q1=Q1，tIR tR，W tIR RIR121222()WWQQQQQQ可逆可逆T1T0IRWIRQ1Q2作功能力作功能力:以环境为基准以环境为基准,系统可能作出的最大功系统可能作出的最大功假定假定 Q1=Q1，WR WIR 作功

5、能力损失作功能力损失工程工程热力学热力学121222101000QQQQQQTTTTTT作功能力损失T1T0RQ1Q2W22QQ11221100QQQQTTTTIRWQ1Q212isoTTIRRSSSSS 假定假定 Q1=Q1，W R WIR 作功能力损失作功能力损失02tt,C1111TQQT 1210QQTT220QQT0isoTS工程工程热力学热力学熵方程闭口系闭口系21fgSSS 开口系开口系out(2)in(1)ScvQWcvfgi,ini,ini,outi,out11nniidSdSdSmsms稳定流动稳定流动cv0dSinoutmmmfginout0()dSdSssm21fgdS

6、dSdS21fgSSS 工程工程热力学热力学(一一)熵的性质和计算熵的性质和计算 不可逆过程的熵变可以在给定的初、终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。态之间任选一可逆过程进行计算。l 熵是状态参数，状态一定，熵有确定的值；熵是状态参数，状态一定，熵有确定的值；熵的变化只与初、终态有关，与过程的路熵的变化只与初、终态有关，与过程的路 径无关径无关 熵是广延量熵是广延量熵的讨论工程工程热力学热力学(二)熵的表达式的联系reqdsTfgsss qsT 可逆过程传热的大小和方向可逆过程传热的大小和方向 不可逆程度的量度不可逆程度的量度gs作功能力损失作功能力损失0iso

7、0gTsTs 孤立系孤立系iso0sg0s 过程进行的方向过程进行的方向 循环循环0s 克劳修斯不等式克劳修斯不等式熵的讨论0rqT 工程工程热力学热力学(三)熵的问答题 任何过程，熵只增不减任何过程，熵只增不减 若从某一初态经可逆与不可逆两条路径到若从某一初态经可逆与不可逆两条路径到 达同一终点，则不可逆途径的达同一终点，则不可逆途径的 S必大于可必大于可逆过程的逆过程的 S 可逆循环可逆循环 S为零，不可逆循环为零，不可逆循环 S大于零大于零 不可逆过程不可逆过程 S永远永远大于可逆过程大于可逆过程 S熵的讨论工程工程热力学热力学 若工质从同一初态，分别经可逆和不可逆若工质从同一初态，分别

8、经可逆和不可逆过程，到达同一终态，已知两过程热源相过程，到达同一终态，已知两过程热源相同，问传热量是否相同？同，问传热量是否相同？相同相同初终态，初终态，s相同相同qsT=：可逆过程：可逆过程：不可逆过程：不可逆过程热源热源T相同相同RIRqqquw 相同相同RIRww熵的讨论工程工程热力学热力学 若工质从同一初态出发，从相同热源吸收若工质从同一初态出发，从相同热源吸收相同热量，问末态熵可逆与不可逆谁大？相同热量，问末态熵可逆与不可逆谁大？相同热量，热源相同热量，热源T相同相同qsT=：可逆过程：可逆过程：不可逆过程：不可逆过程IRRss 相同相同初态初态s1相同相同2,IR2,Rss熵的讨论工程工程热力学热力学 理想气体绝热自由膨胀，熵变？理想气体绝热自由膨胀，熵变？0U0T典型的不可逆过程典型的不可逆过程22iso21v11lnlnTvSSSm cRTvAB真空真空0 熵的讨论工程工程热力学热力学热二律解决的典型问题1.某循环或过程能否实现某循环或过程能否实现?2.某循环或过程的最大最小可能性某循环或过程的最大最小可能性iso0Siso0S可逆时可逆时工程工程热力学热力学 热二律的表述热二律的表述 热二律的表达式热二律的表达式 熵熵 孤立系熵增原理孤立系熵增原理小小 结结 Summary重点重点