第4章热力学第二突森 基本内容 P118169 热二定律 ∑AS=ASg(iso)≥0 开口系统 AS。=AS- +△moso-△m,S,≥0 闭口系统 △So=△S,- δ0z0 T π T,△S 循环系统 △=-f20 系统熵变 As =C In(T /T)+RIn(v2 /v) 理想气体 As=cpIn(T2 /T)-RIn(p2/p) △S=0 蓄功器 As=cIn(p2/p)+cpIn(v2/v) 固、液体 AS= 2m=mcln2,(通常c,=c,=c) △S=s△m 质量源 定温热源 △S=
第 章 基本内容 P118~169 4 ∆Siso = ∑∆Si = ∆Sg (iso) ≥ 0 ∆ = ∆ − ≥ 0 ∫ T Q Siso Sv δ ∆ = ∆ − + ∆ 0 0 − ∆ ≥ 0 iso v ∫ i i m s m s T Q S S δ 蓄功器 ( / ) ( / ) 2 1 2 1 s c In T T RIn v v ∆ = v + ( / ) ( / ) T2 T1 RIn p2 p1 ∆s = c p In − ∆ = − ≥ 0 ∫ T Q Siso δ 开口系统 闭口系统 循环系统 系统熵变 热二定律 ∆S = 0 ∆S = s∆m ( / ) ( / ) 2 1 2 1 s c In p p c In v v ∆ = v + p ,( ) 1 2 c c c T T mcIn T Q S p v rev ∆ = = = = ∫ 通常 δ r rev r rev T Q T Q ∆S = = ∫ δ 理想气体 固、液体 定温热源 质量源 π = T0∆Sg
第4章数力学第二宝森 基本内容 P118~169 难点 △S iso >AS,=ASg(iso) ≥0 熵概念 熵 熵流 熵产 >0 ds= 9>0 <0 T’<0 △S6o= AS.m 物理意文又之 应用 熵方程 =A-≥0 -90 T△S 作功能力 作图 特点 概念多、抽象；计算综合性强
第 章 基本内容 P118~169 4 ∆Siso = ∑∆Si = ∆Sg (iso) ≥ 0 ∆ = ∆ − ≥ 0 ∫ T Q Siso Sv δ ∆ = ∆ − + ∆ 0 0 − ∆ ≥ 0 iso v ∫ i i m s m s T Q S S δ ∆ = − ≥ 0 ∫ T Q Siso δ 熵概念 熵方程 作功能力 难点 熵 熵流 熵产 0 0 , = T Q dS rev δ 0 0 , = T Q dS f δ ≥ 0 g dS π = T0∆Sg 作图 物理意义 应用 特点 概念多、抽象；计算综合性强
第4章数为学第二突森 基本内容 P118~169 目的 判断过程发生的方向、条件和限度 ①熵定义、物理意义、性质 要求 ②掌握各种系统熵变的计算 ③掌握热力学第二定律内容及应用 封闭系统熵 开口系统熵 方程及应用 方程及应用 孤立系统熵方程及应用 A8=A-∫ +△mS。-△m,S,≥0
第 章 基本内容 P118~169 4 目的 要求 ①熵定义、物理意义、性质 ②掌握各种系统熵变的计算 判断过程发生的方向、条件和限度 ③掌握热力学第二定律内容及应用 封闭系统熵 方程及应用 开口系统熵 方程及应用 孤立系统熵方程及应用 ∆ = ∆ − + ∆ 0 0 − ∆ ≥ 0 iso v ∫ i i m s m s T Q S S δ
第4章热力学第二灾 P118~123 4-1热力学第二定律表述 一.自然过程的方向性 摩擦过程 传热 真空膨胀 混合 重力位能差 温差 压力差 浓度差 朝减小位差 朝减小温差 朝减小压差 朝减小浓差 的方向进行 的方向进行 的方向进行 的方向进行
第 章 P118~123 4 一.自然过程的方向性 4-1热力学第二定律表述 摩擦过程 T1 T2 传热 真空膨胀 混合 重力位能差 温差 压力差 浓度差 朝减小位差 的方向进行 朝减小温差 的方向进行 朝减小压差 的方向进行 朝减小浓差 的方向进行
第4章和力学第二突 P118~123 4-1热力学第二定律表述 自然过程的方向性 T, 真空膨胀 混合 摩擦过程 传热 ①朝减小不平衡势差的方向进行，直至势差为零。 特 ②沿同一路径反向无法自动进行。 ③自发过程，存在能量耗散，典型不可逆过程。 自发过程：过程自动沿某一方向进行，不需要任何附 加条件（功量或热量）
第 章 P118~123 4 一.自然过程的方向性 4-1热力学第二定律表述 摩擦过程 T1 T2 传热 真空膨胀 混合 特 点 ①朝减小不平衡势差的方向进行，直至势差为零。 ②沿同一路径反向无法自动进行。 自发过程：过程自动沿某一方向进行，不需要任何附 加条件（功量或热量）。 ③自发过程，存在能量耗散，典型不可逆过程
第4章热力学第二家 P118~123 4-1热力学第二定律表述 自然过程的方向性 ①过程的发生为什么总是朝不平衡势差减小的方 问 向进行（即系统趋向于平衡态）？ 题 ②各种不平衡势差的本质是什么？内在机理？ ③如何使系统获得不平衡势差？ 二.热力学第二定律表述 克劳修斯表述：热不可能自发地、不付代价地从低温 物体传至高温物体。 开尔文一普朗克表述：不可能制造出从单一热源吸 热而使之全部转变为功的循环发动机
第 章 P118~123 4 一.自然过程的方向性 4-1热力学第二定律表述 问 题 ①过程的发生为什么总是朝不平衡势差减小的方 向进行（即系统趋向于平衡态）？ ②各种不平衡势差的本质是什么？内在机理？ ③如何使系统获得不平衡势差？ 二.热力学第二定律表述 克劳修斯表述：热不可能自发地、不付代价地从低温 物体传至高温物体。 开尔文——普朗克表述：不可能制造出从单一热源吸 热而使之全部转变为功的循环发动机
第4章数力学第二突 P118~123 4-1热力学第二定律表述 二.热力学第二定律表述 克劳修斯表述：热不可能自发地、不付代价地从低温 物体传至高温物体。 开尔文一普朗克表述：不可能制造出从单一热源吸 热而使之全部转变为功的循环发动机。 代价：W一® 理想气体 问题： 从单一热源吸热，并将之全 部转变为功？？
第 章 P118~123 4 4-1热力学第二定律表述 二.热力学第二定律表述 克劳修斯表述：热不可能自发地、不付代价地从低温 物体传至高温物体。 开尔文——普朗克表述：不可能制造出从单一热源吸 热而使之全部转变为功的循环发动机。 代价：W R T1 T2 Q2 T2 Q2 Q1 T1 R 问题: 理想气体 T 从单一热源吸热，并将之全 部转变为功？？
第4章热力学第二灾 P118~123 4-1热力学第二定律表述 二.热力学第二定律表述 循环发动机（热机）：通过工质从高温热源吸热、做 功，向低温冷源放热复原，再吸热、做功、复原，如 此循环不断将热变为功的机器。 恒温热源：与外界发生热量传递时温度不变的系统。 大气环境是一典型恒温热源T0 三.热力学第二定律两种表述的等价性证明 T 违背克氏表述， 净结果：低温冷源无 变化，循环热机从单 必然违背开氏表述2 一热源吸热，并将之 全部转变为功
第 章 P118~123 4 4-1热力学第二定律表述 二.热力学第二定律表述 T1 T2 Q2 循环发动机（热机）：通过工质从高温热源吸热、做 功，向低温冷源放热复原，再吸热、做功、复原，如 此循环不断将热变为功的机器。 大气环境是一典型恒温热源 三.热力学第二定律两种表述的等价性证明 Q1 R Q2 W 净结果：低温冷源无 变化，循环热机从单 一热源吸热，并将之 全部转变为功。 违背克氏表述， 必然违背开氏表述 T0 恒温热源：与外界发生热量传递时温度不变的系统
第4章热力学第二突！ P118~123 4-1热力学第二定律表述 三.热力学第二定律两种表述的等价性证明 违背开氏表述，必然违背克氏表述 净结果：联合热机不花费任何代价 将热量从低温物体传向高温物体。 T2联合热机
第 章 P118~123 4 4-1热力学第二定律表述 三.热力学第二定律两种表述的等价性证明 T1 Q R W 净结果：联合热机不花费任何代价 将热量从低温物体传向高温物体。 违背开氏表述，必然违背克氏表述 Q2 T2 Q1 H.P 联合热机
第4章热力学第二决 P123≈129 4-2卡诺循环与卡诺定理 一.卡诺循环 两个定温过程和两个定熵过程交替组成 循环过程分析 1→2定温膨胀 9i2=RTiIn2=RTIn P2 Wi=RTiIn Y2 面积12ba T a d 2→3可逆绝热膨胀 923=0面积23cb W23 a
第 章 P123~129 4 4-2 卡诺循环与卡诺定理 一.卡诺循环 1 2 3 4 T1 T2 v p a d b c s T a b 1 2 4 3 T1 T2 两个定温过程和两个定熵过程交替组成 循环过程分析 1→2定温膨胀 2 1 1 1 2 12 1 p p RT In v v q = RT In = 1 2 12 1 v v w = RT In 2→3可逆绝热膨胀 [ ] 1 [1 ( ) ] 1 1 2 1 2 1 3 23 T T k R p p k RT w k k − − − = − = − q23= 0 面积12ba 面积23cb