热力学第四章VIP专享VIP免费

第五章热力学第二定律SecondLawofThermodynamics能量之间数量的关系热力学第一定律能量守恒与转换定律所有满足能量守恒与转换定律的过程是否都能自发进行请仔细观察下面现象！！温差传热Why？重物下降，水温升高；√水温下降，重物上升！Ⅹ电流通过电阻产生热量。√对电阻加热，电阻产生反向电流。Ⅹ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。自然界自发过程都具有方向性热量由高温物体传向低温物体摩擦生热水自动地由高处向低处流动电流自动地由高电势流向低电势绝热膨胀、混合过程自发过程的方向性功量自发过程具有方向性、条件、限度摩擦生热热量100%热量发电厂功量40%放热Spontaneousprocess自发过程•自发过程有方向性；•自发过程的反过程并非不可进行，而是要有附加条件；•并非所有不违反第一定律的过程均可进行。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?自然界过程的方向性表现在不同的方面热力学第二定律§5-1热二律的表述与实质热功转换传热热二律的表述有60-70种1851年开尔文－普朗克表述热功转换的角度1850年克劳修斯表述热量传递的角度开尔文－普朗克表述不可能制造出从单一热源取热，并使之完全转变为有用功而不产生其它影响的热力发动机。开尔文－普朗克表述不可能制作出从单一热源取热，并使之完全转变为有用功而不产生其它影响的热力发动机。热机不可能将从热源吸收的热量全部转变为有用功，而必须将某一部分传给冷源。理想气体T过程q=w开尔文－普朗克表述Itisimpossibleforanydevicethatoperatesonacycletoreceiveheatfromasinglereservoirandproduceanetamountofwork.不可能制作出从单一热源取热，并使之完全转变为有用功而不产生其它影响的热力发动机。HeatreservoirsThermalEnergySourceHeatThermalEnergySink冷热源:容量无限大，取、放热其温度不变但违反了热力学第二定律第二类永动机：设想的从单一热源取热并使之完全变为功的热机。这类永动机并不违反热力学第一定律第二类永动机是不可能制造成功的单热源热机是不存在的；热效率是100%的热机是不存在的；Perpetual–motionmachineofthesecondkind锅炉汽轮机发电机给水泵凝汽器WnetQoutQ第二类永动机???如果三峡水电站用降温法发电，使水温降低5C，发电能力可提高11.7倍。设水位差为180米重力势能转化为电能：1800[]EmghmJmkg水降低5C放热：21000[]QcmtmJ2100011.71800QmEm第二类永动机???单热源热机水面制冷系统耗功水发电机蒸汽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。热量不可能自发地、不付代价地从低温物体传至高温物体。空调,制冷代价：耗功两种表述的关系开尔文－普朗克表述完全等效!!!克劳修斯表述：违反一种表述,必违反另一种表述!!!证明1、违反开尔文表述导致违反克劳休斯表述反证法：假定违反开尔文表述热机A从单热源吸热全部作功Q1=WA用热机A带动可逆制冷机B取绝对值违反克劳休斯表述T1热源AB冷源T2100％不可能热二律否定第二类永动机t=100％不可能试证明等熵线与同一条等温线不可能有两个交点。证明：设等熵线S与同一条等温线T有两个交点A和B。令工质从A经等温线到B，再经等熵线返回A，完成循环。此循环中工质在等温过程中从单一热源吸热，并将之转换为循环净功输出。这是违反热力学第二定律的，故原假设不成立。§5-2卡诺循环与卡诺定理法国工程师卡诺(S.Carnot)，1824年提出卡诺循环热二律奠基人效率最高卡诺循环—理想可逆热机循环卡诺循环示意图4-1绝热压缩过程...