《工程熱力學(xué)熱力學(xué)第二定律》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《工程熱力學(xué)熱力學(xué)第二定律（25頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,*,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),重慶電力高等專科學(xué)校,熱工理論基礎(chǔ),第四章,熱力學(xué)第二定律,第一篇 工程熱力學(xué),遵循熱力學(xué)第一定律的過(guò)程是否一定都能夠發(fā)生呢？,第二類永動(dòng)機(jī)：,從單一熱源吸熱并連續(xù)不斷地全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ臋C(jī)器。,無(wú)數(shù)實(shí)踐證明，第二類永動(dòng)機(jī)是不可能制造成功的。,熱力學(xué)第二定律的任務(wù)：,揭示熱力過(guò)程進(jìn)行的方向性、條件和限度等問(wèn)題,。,2,4-1,熱力循環(huán),熱力循環(huán)的定義：,工質(zhì)從某一狀態(tài)出發(fā)，經(jīng)過(guò)一系列的狀態(tài)變化后又回到初態(tài)的熱力過(guò)程。,（在參數(shù)坐標(biāo)圖上可用閉合曲線表示熱力循環(huán)）,循環(huán)分類：,（,2,）,按循環(huán)產(chǎn)生的效果分,正向循

2、環(huán)：,實(shí)現(xiàn)熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的循環(huán)，如電廠的蒸汽動(dòng)力循環(huán)等。,逆向循環(huán)：,消耗機(jī)械能轉(zhuǎn)換為熱能的循環(huán)，如制冷循環(huán)等。,（,1,）,按循環(huán)的組成過(guò)程特點(diǎn)分,可逆循環(huán)：,如果組成循環(huán)的全部熱力過(guò)程都是可逆過(guò)程。,不可逆循環(huán)：,如果組成循環(huán)的熱力過(guò)程包含有不可逆過(guò)程。,3,一、正向循環(huán),1.,正向循環(huán)概念：,正向循環(huán)的效果是將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，也稱為,熱機(jī)循環(huán),或,動(dòng)力循環(huán),。,循環(huán)凈功：,W,0,=W,1a2,-W,2b1,0,=,在,P-V,圖中面積,1a2341-,面積,2b1432,p,v,0,2,1,T,0,3,4,a,b,2,1,3,4,a,b,s,W,0,Q,0,循環(huán)凈熱量：,Q,0,=

3、Q,1,-Q,2,0,=,在,T-S,圖中面積,1a,2341-,面積,2b,1432,對(duì)循環(huán),1a2b1,，由熱力學(xué)第一定律可得：,Q,0,=Q,1,-Q,2,=W,0,4,2.,循環(huán)熱效率：,正向循環(huán)中熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的有效程度，用,t,表示。（,經(jīng)濟(jì)性指標(biāo),）,熱機(jī)循環(huán),5,二、逆向循環(huán),逆向循環(huán)的效果不是產(chǎn)生功而是消耗外界的功，將熱量由低溫物體傳向高溫物體。,v,0,2,3,4,d,c,p,1,6,7,制冷機(jī),制冷系數(shù)：,供熱系數(shù)：,熱泵,W,0,W,0,8,4-2,熱力學(xué)第二定律,一、自然過(guò)程的方向性,1.,自發(fā)過(guò)程：,不需任何外界作用而可以自動(dòng)進(jìn)行的過(guò)程。,2.,非自發(fā)過(guò)程：,沒(méi)有

4、外界作用的情況下不能自動(dòng)進(jìn)行的過(guò)程。,熱量由高溫物體傳向低溫物體,摩擦生熱（功,熱）,水自動(dòng)地由高處流向低處,電流自動(dòng)地由高電勢(shì)流向低電勢(shì),9,功量,摩擦生熱,熱量,100%,熱量,火電廠,功量,40%,放熱,結(jié)論,：,自然界的一切過(guò)程總是朝著一個(gè)方向自發(fā)進(jìn)行而不能自發(fā)地反向進(jìn)行。這就是,過(guò)程的方向性,。,非自發(fā)過(guò)程可以進(jìn)行，但其發(fā)生必須以一定的,補(bǔ)償條件,作為代價(jià)。,以熱功轉(zhuǎn)換為例,：,10,二、熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)及表述,2.,表述：,“,熱二律,”,有各種各樣的說(shuō)法，最常見(jiàn)的兩種是：,1,）克勞修斯說(shuō)法（,1850,）：,不可能把熱從低溫物體傳向高溫物體而不引起其它任何變化,。（,從熱量

5、傳遞的角度來(lái)描述的,）,2,）開(kāi)爾文說(shuō)法（,1851,）：,不可能從單一熱源吸熱，并使之全部變?yōu)橛杏霉?，而不引起其它任何變?。（,從熱功轉(zhuǎn)換的角度來(lái)描述的,）,1.,實(shí)質(zhì)：,闡明與熱現(xiàn)象有關(guān)的各種過(guò)程所進(jìn)行的,方向性、條件及限度,等問(wèn)題，其中,方向性,是根本內(nèi)容。,11,三、熱過(guò)程的方向性和能量品質(zhì)的變化,能量不僅有數(shù)量特性，也有質(zhì)量特性；不同形式的能量具有不同的品位。,能量的品位：反映能量的轉(zhuǎn)換能力大小。,高品位能,機(jī)械能,電能,高溫?zé)崮?低品位能,熱能,熱能,低溫?zé)崮?自發(fā)進(jìn)行,非自發(fā),12,熱力學(xué)第二定律的工程指導(dǎo)意義,：,1,、電能生產(chǎn)要遵守?zé)崃W(xué)第二定律。,鍋爐、汽輪機(jī)、凝汽器缺一

6、不可，是條件。,2,、能量有質(zhì)的好壞，即品位的高低。,如：,（,1,）機(jī)械能和電能可自發(fā)地全部轉(zhuǎn)化為其它形式的能量（如熱能），為高品位能；,（,2,）熱能不能連續(xù)地全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，為低品位能。,3,、熱力學(xué)第二定律是指導(dǎo)合理用能的重要理論。,13,S.,卡諾,Nicolas Leonard,Sadi,Carnot,（,1796-1832,）,法國(guó),卡諾循環(huán)和卡諾定理，熱二律奠基人,14,4-3,卡諾循環(huán)與卡諾定理,一、卡諾循環(huán)及其熱效率,1.,卡諾循環(huán)組成：,工作于兩個(gè)熱源間的，由兩個(gè),可逆的定溫過(guò)程,和兩個(gè),可逆的絕熱過(guò)程,組成的理想,可逆循環(huán),。,1-2,：定溫吸熱過(guò)程，,q,1,=T,

7、1,(s,2,-s,1,),2-3,：定熵膨脹過(guò)程，對(duì)外作功,3-4,：定溫放熱過(guò)程，,q,2,=T,2,(s,2,-s,1,),4-1,：定熵壓縮過(guò)程，消耗外功,T,1,工質(zhì)的吸熱溫度（即熱源溫度）,T,2,工質(zhì)的放熱溫度（即冷源溫度）,15,2.,卡諾循環(huán)的熱效率：,T,1,T,2,Rc,q,1,q,2,w,0,（,1,）,t,c,只取決于恒溫?zé)嵩?T,1,和,T,2,，而與工質(zhì)的性質(zhì)無(wú)關(guān)；,（,2,）,T,1,，,t,c,；,T,2,，,t,c,；即溫差越大，,t,c,越高；,（熱變功方向）,（,3,）,T,1,，,T,2,0K,t,c,t,c,，故此設(shè)計(jì)指標(biāo)不能實(shí)現(xiàn)。,20,熱能轉(zhuǎn)換為

8、機(jī)械能的最大能力為多大？受什么限制？,熱量中的,可用能,和,不可用能,在兩熱源間工作的熱機(jī)，其循環(huán)熱效率的最大值等于卡諾循環(huán)的熱效率。在一定的環(huán)境中，低溫?zé)嵩纯蛇_(dá)到的最低溫度為環(huán)境溫度,T,0,，,因此當(dāng)供熱熱源溫度為,T,1,，,從該熱源吸熱的熱機(jī)循環(huán)的最高熱效率為：,當(dāng)吸熱量為,Q,時(shí)，通過(guò)熱機(jī)循環(huán)而轉(zhuǎn)換為功的最大限額，即,熱量轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ哪芰?為：,4-4,熱量的做功能力（熱能的可用性）,21,按照轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ目赡苄裕梢园涯芊譃榭捎媚芎筒豢捎媚?。所謂,可用能,，就是可以連續(xù)地全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ哪埽环粗?，不可能轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ哪芫褪?不可用能,。,電能、機(jī)械能,可用能；,大氣、海洋等環(huán)境物體的熱力學(xué)能

9、,不可用能。,熱能,不可用能,可用能,即熱量可分為可用能和不可用能兩部分。,在一定的環(huán)境溫度下，提供該熱量的熱源溫度越高，則熱量中的可用能就越多，而不可用能就越少,。,4-4,熱量的做功能力（熱能的可用性）,22,能量貶值現(xiàn)象,當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生一不可逆過(guò)程時(shí)，盡管能量遵循熱力學(xué)第一定律在數(shù)量上并沒(méi)有損失（如在摩擦過(guò)程中使功變?yōu)闊幔Σ廉a(chǎn)生的熱仍留在系統(tǒng)內(nèi)并未消失；又如熱從高溫物體傳向低溫物體，熱量在數(shù)量上并未消失），但造成了功的耗散和熱能的質(zhì)量貶值。,能量的貶值,能量在數(shù)量上并沒(méi)有變化，而做功的可能性減少的現(xiàn)象。（即做功能力的損失）,試從能量的數(shù)量和質(zhì)量出發(fā)，分析火電廠的熱能利用情況,。,23,本章小結(jié),熱力循環(huán)的概念及熱機(jī)循環(huán)的熱效率計(jì)算,熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)及文字表述,卡諾循環(huán)的組成及熱效率計(jì)算，卡諾定理的結(jié)論及應(yīng)用,24,課堂作業(yè),教材,P63.,習(xí)題,2-1(1),、,(2),2-9,、,2-11,25,