卡诺定理-1

1第五章热力学第二定律Thesecondlawofthermodynamics5-1热力学第二定律5-2卡诺循环和卡诺定理5–3熵和热力学第二定律的数学表达式5–4熵方程与孤立系统熵增原理5-5系统的作功能力（火用）及熵产与作功能力损失5-6火用平衡方程及火用损失25–1热力学第二定律一、自发过程的方向性只要Q'不大于Q，并不违反第一定律QQ'?3重物下落，水温升高;水温下降，重物升高？只要重物位能增加小于等于水降内能减少，不违反第一定律。电流通过电阻，产生热量对电阻加热，电阻内产生反向电流？只要电能不大于加入热能，不违反第一定律。4归纳：1）自发过程有方向性；2）自发过程的反方向过程并非不可进行，而是要有附加条件；3）并非所有不违反第一定律的过程均可进行。能量转换方向性的实质是能质有差异无限可转换能—机械能，电能部分可转换能—热能0TT不可转换能—环境介质的热力学能5能质降低的过程可自发进行，反之需一定条件—补偿过程，其总效果是总体能质降低。12netqqw代价12TT2q21TT2qnet12wqq代价6二、第二定律的两种典型表述1.克劳修斯叙述——热量不可能自发地不花代价地从低温物体传向高温物体。2.开尔文-普朗克叙述——不可能制造循环热机，只从一个热源吸热，将之全部转化为功，而不在外界留下任何影响。3.第二定律各种表述的等效性T1失去Q1–Q2T2无得失热机净输出功Wnet=Q1–Q27三.关于第二类永动机理想气体可逆等温膨胀TtQWW环境一个热源?吸收热量全部转变成功?例例A34415585–2卡诺循环和卡诺定理一、卡诺循环及其热效率1.卡诺循环21绝热压缩是两个热源的可逆循环32等温吸热43绝热膨胀14等温放热92.卡诺循环热效率nett1wqnet122334411g1212111RTpwp??323g22lnvwRTv10241L14qqqTss放HL23LcH23H1TTsTTsT123H32qqqTss吸net12qqqHL23netTTsw11讨论：cHL,fTT2）LH0,TT3）LHc,0TT若第二类永动机不可能制成。4）实际循环不可能实现卡诺循环，原因：a）一切过程不可逆；b）气体实施等温吸热，等温放热困难；c）气体卡诺循环wnet太小，若考虑摩擦，输出净功极微。5）卡诺循环指明了一切热机提高热效率的方向。LcH1TT1）cnet1wqHL,TTc1即循环净功小于吸热量，必有放热q2。12二、逆向卡诺循环制冷系数：cccnet0cqqwqqc23c0c230cTsTTTsTT1c可大于，小于，或等于Tc↑T-Tc↓↑c13供暖系数：'11cnet12qqwqqR41RR041R0TsTTTsTTc'1TR↓TR-T0↓↑c'14三、概括性卡诺循环1.回热和极限回热2L1212qmnTs面积net122t1111wqqqqqq2.概括性卡诺循环及其热效率1H34343qopTs面积L12LH34H11TsTTsTc15四、卡诺定理定理1：在相同温度的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切可逆循环，其热效率都相等，与可逆循环的种类无关，与采用哪种工质也无关。定理2：在同为温度T1的热源和同为温度T2的冷源间工作的一切不可逆循环，其热效率必小于可逆循环热效率。理论意义：1）提高热机效率的途径：可逆、提高T1，降低T2；2）提高热机效率的极限。例A44015516五、多热源可逆循环1.平均吸（放）热温度2m211dqTsTss注意：1）Tm仅在可逆过程中有意义12m2TTT2.多热源可逆循环2t112111121qBmnqAmn面积面积21m21dTsTssmLLmHH111TTqrmnqopmnoTT面积面积2)17循环热效率归纳：net2t111wqqqmm1TT放吸LH1TT讨论：热效率适用于一切工质，任意循环适用于多热源可逆循环，任意工质适用于卡诺循环，概括性卡诺循环,任意工质