1、第三节 孤立系统熵增原理,一、不可逆过程中熵的变化 对可逆过程，熵变化主要由热量引起， 吸热熵增加，放热熵减少。 对不可逆过程,熵流：工质与外界热量交换引起的熵变化。,熵产：由于不可逆因素引起的熵变化。Wl为不可逆因素引起的功的损失。,关于熵流和熵产,1、熵流：dSf是由于系统与外界发生热交换，热流引起的熵的变化，称为熵流。 系统吸热， dSf 0； 系统放热， dSf 0； 系统绝热， dSf 0。 2.熵产： dSg是由于不可逆因素的存在而引起的熵的增加，称为熵产。 对于不可逆过程，dSg0； 对于可逆过程，dSg0。 熵产过程不可逆性大小的度量与表征。不可逆性越大，熵产也越大。,表示传热
2、的方向,有：,等号适于可逆过程，不等号适于不可逆过程。不同逆程度越深，功的损失越大，熵产越大。,注意：熵产永远为正，而熵流可正可负。,熵流、熵产和熵变,任意不可逆过程,可逆过程,不可逆绝热过程,可逆绝热过程,熵变的计算方法,理想气体,仅可逆过程适用,任何过程,三、孤立系统熵增原理,孤立系统,无质量交换,结论：孤立系统的熵只能增大，或者不变，绝不能减小，这一规律称为孤立系统熵增原理。,无热量交换,无功量交换,=：可逆过程 ：不可逆过程,热二律表达式之一,孤立系熵增原理举例(1),有温差传热(T1T2),Q,用,用,用,不好用,不知道,孤立系熵增原理举例(1),Q,取热源T1和T2为孤立系,当T1
3、T2,可自发传热,当T1T2,不能传热,当T1=T2,可逆传热,孤立系熵增原理举例(1),Q,取热源T1和T2为孤立系,T1,T2,孤立系熵增原理举例(2),设某热机通过工质进行一个循环，从热源吸热Q1，向冷源放热Q2，对外作功W，把热源、冷源、工质、热机划为一个孤立系统，则：热源的熵变： （热源放出热量给工质，熵减少）工质的熵变： （经过一个循环，工质的熵不变）冷源的熵变： （冷源吸收热量，熵增大）,进行一个循环后：可逆时：不可逆时：,孤立系熵增原理举例(2),孤立系熵增原理举例(3),功热是不可逆过程,W,Q,单热源取热功是不可能的,孤立系熵增原理举例(4),Q2,W,Q1,冰箱制冷过程,
4、若想,必须加入功W,使,4-5 热量的作功能力,热力学第二定律实质上说明了在转变为功的能力方面，各种形式的能的转换能力是不同的，并不都具有可用性。机械能可以全部转变为功具有完全可用性，热能不具有完全可用性。 热能所转换为功的最高极限为：我们将Qa称之为热量的作功能力或可用能 其余部分称之为废热或无效能,热量作功损失与孤立系熵增之间的关系为：,当孤立系统内实施某不可逆过程时，不可逆因素造成了能量品质的下降，使孤立系统的总熵增加。 故孤立系的熵增量可作为过程不可逆所导致的可用能减少的量度，是系统不可以程度的量度。,4-5 热量的作功能力,热量作功能力损失举例,Q热量传热前（A物体）,有温差传热作功
5、能力损失示意图,作功能力：无效能：,Q热量不等温传热后（B物体）,作功能力为：无效能为：,由此可见，由于孤立系统内的不可逆过程（有温差传热），导致了热量作功能力损失，或者说无效能的增加。,因为,故有：,作功能力降低,无效能增加,如电厂中锅炉中，烟温1500，而水蒸汽不到600；属大温差的不可逆传热过程，必然导致作功能力的损失。 故现代最厂尽量向高参数发展，以减小作功损失。,本章小结,热力循环及正、逆向循环； 热二定律的表述、实质和表达式； 卡诺循环组成及热效率计算，与卡诺定理的内容与结论及应用； 孤立系统熵增原理的内涵，熵流与熵产；不可逆过程的熵增。 可用能无效能概念，不可逆过程的作功损失理解。,作 业,思考题 P624-1、4-2、4-3、4-5、4-7、4-8 习题 P634-1、4-2、4-4、4-5、4-6,
