1、 例 1 教材（ 4-7） 例 1：（ 4-7） 设有一个能同时产生冷空气和热空气的装置，参数如图所示，判断此装置是否可能？ 如果不可能，在维持各处原摩尔数和 t0 不变的情况下，改变哪一个参数就能实现。 a 2 kmol 1 atm 25 b 1 kmol 1 atm 1 kmol 1 atm -15 60 c 热二律 例 1 教材（ 4-7） a 2 kmol 1 atm 25 b 1 kmol 1 atm 1 kmol 1 atm -15 60 c bbiso a b a c b p m mccc p m ml n l nl n l naaaaTpS S S n C RTpTpn C R
2、Tp 0 . 9 6 2 k J / Kbcb p m 2lnaTTnCT不可能 例 1 教材（ 4-7） a 2 kmol 1 atm 25 b 1 kmol 1 atm 1 kmol 1 atm -15 60 c t b caaQ H W H H 热一律 向环境放热 若吸热，无热源，不可能 b p m b c p m c 1 4 5 . 5aan C T T n C T T k J t0 Q 例 1 教材（ 4-7） a 2 kmol 1 atm 25 b 1 kmol 1 atm 1 kmol 1 atm -15 60 c t0 Q is o a b a c0QS S ST 0 . 4
3、2 9 k J / K 不可能 注意： 热一律与热二律同时满足 孤立系选取 例 1 教材（ 4-7） 例 1：（ 4-7） 设有一个能同时产生冷空气和热空气的装置，参数如图所示，判断此装置是否可能？ 如果不可能，在维持各处原摩尔数和 t0 不变的情况下，改变哪一个参数就能实现。 a 2 kmol 1 atm 25 b 1 kmol 1 atm 1 kmol 1 atm -15 60 c t0 p Ta Tc pc Tb pb 例 1 教材（ 4-7） a 2 kmol pa b 1 kmol pb 1 kmol pc c t0 Q Ta Tc Tb 热一律 bcaaQ H H b p m b
4、c p m caan C T T n C T T p m b c 2 aC T T T 例 1 教材（ 4-7） a 2 kmol pa b 1 kmol pb 1 kmol pc c t0 Q Ta Tc Tb 热二律 bbiso b p m mccc p m m0p m b cb c b cp m m220l n l nl n l n( 2 )l n l n 0aaaaaaaTpS n C RTpTp Qn C RT p TC T T TT T p pCRTTp 0i s o a b a c T 0S S S S 例 1 教材（ 4-7） p m b cb c b cis o p m m2
5、20( 2 )l n l n 0aaaC T T TT T p pS C RTTp 1) 当 Ta Tb Tc不变 当 pb、 pc不变 , pa 当 pa不变 , pb pc 真空不易实现 1) 当 pa pb pc不变 bcm 2l n 0appRpis o 0Sb c b c20( 2 )ln aaT T T T TTT Tb Tc不变 Ta 1.026atm 316.35K 43.2 (25 ) 例 2 有人声称已设计成功一种热工设备 ,不消耗外功 ,可将 65 的热水中的 20%提高到 95 ,而其余 80%的 65 的热水则降到环境温度 15 ,分析是否可能 ? 若能实现 ,则 6
6、5 热水变成 95 水的极限比率为多少 ? 已知水的比热容为 4.1868kJ/kg.K 解：热一律 , 热平衡 设有 1kg 65 的热水 0.2kg从 65 提高到 95 , 吸热 0.8kg从 65 降低到 15 , 放热 如果 吸热量 放热量 不满足热一律 例 2 1 2 1( ) 4 . 1 8 6 8 0 . 2 ( 9 5 6 5 ) 2 5 . 1 2 k JQ c m T T 0.8kg从 65 降低到 15 , 放热量 0.2kg从 65 提高到 95 , 吸热量 2 4 . 1 8 6 8 0 . 8 ( 1 5 6 5 ) 1 6 7 . 4 7k JQ 吸热量 放热量
7、 符合热一律 多余热量放给环境 ,环境吸热量 0 2 1 1 4 2 . 3 5 k JQ Q Q 例 2 0.2kg 95 0.8kg 65 Q1 15 Q2 Q0 0.2kg从 65 提高到 95 0.8kg从 65 降低到 15 环境吸热 热二律 取孤立系 黑箱方法 0.2kg 65 例 2 热二律 取孤立系 黑箱方法 0.2kg 95 65 0.8kg 65 15 15 环境吸热 i s o 0 . 2 k g 0 . 8 k gS S S S 环境03 6 8 . 1 5 2 8 8 . 1 50 . 2 l n 0 . 8 l n3 3 8 . 1 5 3 3 8 . 1 5 2
8、8 8 . 1 5Qcc 0 . 0 2 9 2 5 k J / K 0可能 例 2 有人声称已设计成功一种热工设备 ,不消耗外功 ,可将 65 的热水中的 20%提高到 95 ,而其余 80%的 65 的热水则降到环境温度 15 ,分析是否可能 ? 若能实现 ,则 65 热水变成 95 水的极限比率为多少 ? 已知水的比热容为 4.1868kJ/kg.K 解：热一律 , 热平衡 设有 1kg 65 的热水 mkg从 65 提高到 95 , 吸热 (1-m)kg从 65 降低到 15 , 放热 i s o m k g ( 1 - m ) k g 0S S S S 环境例 2 热二律 取孤立系
9、黑箱方法 mkg 95 65 (1-m)kg 65 15 15 环境吸热 i s o m k g ( 1 - m ) k gS S S S 环境03 6 8 . 1 5 2 8 8 . 1 5l n ( 1 ) l n3 3 8 . 1 5 3 3 8 . 1 5c m c m ( 9 5 6 5 ) ( 1 ) ( 1 5 6 5 )2 8 8 . 1 5c m c m 解得 0 . 6 2 4 9m 冷热管 熵的性质和计算 不可逆过程的熵变可以在给定的初、终 态之间任选一可逆过程进行计算。 熵是状态参数，状态一定，熵有确定的值； 熵的变化只与初、终态有关，与过程的路 径无关 熵是广延量 熵
10、的表达式的联系 reqdsTfgs s s qsT r0qT 可逆过程传热的大小和方向 不可逆程度的量度 gs作功能力损失 0 i s o 0 gT s T s 孤立系 is o 0s g 0s 过程进行的方向 循环 0s 克劳修斯不等式 熵的问答题 任何过程，熵只增不减 若从某一初态经可逆与不可逆两条路径到 达同一终点，则不可逆途径的 S必大于可逆过程的 S 可逆循环 S为零，不可逆循环 S大于零 不可逆过程 S永远 大于可逆过程 S 判断题（ 1） 若工质从同一初态，分别经可逆和不可逆过程，到达同一终态，已知两过程热源相同，问传热量是否相同？ 相同 初终态， s相同 qsT =：可逆过程
11、：不可逆过程 热源 T相同 R I Rqq q u w 相同 R IRww判断题（ 2） 若工质从同一初态出发，从相同热源吸收相同热量，问末态熵可逆与不可逆谁大？ 相同热量，热源 T相同 qsT =：可逆过程 ：不可逆过程 I R Rss 相同 初态 s1相同 2 , I R 2 , Rss判断题（ 3） 若工质从同一初态出发，一个可逆绝热过程与一个不可逆绝热过程，能否达到相同终点？ fgs s s 0s可逆绝热 不可逆绝热 0sS T p1 p2 1 2 2 判断题（ 4） 理想气体绝热自由膨胀，熵变？ 0U 0T典型的不可逆过程 22i s o 2 1 v11l n l nTvS S S
12、m c RTv A B 真空 0可逆与不可逆讨论 (例 1) 可逆热机 2000 K 300 K 100 kJ 15 kJ 85 kJ t3001 0. 852000 12iso T c y c l e T100 15002000 300S S S S t1 0 . 8 5 1 0 0 8 5W Q k J 可逆与不可逆讨论 (例 1) 可逆热机 2000 K 300 K 100 kJ 15 kJ 85 kJ Scycle=0, Siso=0 S T 可逆与不可逆讨论 (例 2) 2000 K 300 K 100 kJ 15 kJ 85 kJ 12iso T c y c l e T10 0 1
13、7020 00 30 00.0 06 7 kJ/K 0S S S S 不可逆热机 83 kJ 17 kJ 由于膨胀时摩擦 摩擦耗功 2kJ 当 T0=300K 作功能力损失 =T0Siso= 2kJ 可逆与不可逆讨论 (例 2) 2000 K 300 K 100 kJ 15 kJ 85 kJ 不可逆热机 83 kJ 17 kJ 由于膨胀时摩擦 = 2kJ S T Siso=0.0067 Scycle=0 T0 可逆与不可逆讨论 (例 3) 有温差传热的可逆热机 2000 K 300 K 100 kJ 16 kJ 84 kJ t3001 0 .8 41875 1 3 2is o T T c y
14、c l e T10 0 10 0 10 0 16020 00 18 75 18 75 30 00.0 03 3 / 0S S S S Sk J K t1 84W Q k J100 kJ 1875 K 0 i s o 1 k JTS 可逆与不可逆讨论 (例 3) 有温差传热的可逆热机 2000 K 300 K 100 kJ 16 kJ 84 kJ 100 kJ 1875 K 1k J S T 2000 K 300 K 1875 K Siso=0.0033 Scycle=0 T0 S热源温差 可逆与不可逆讨论 (例 4) 某热机工作于 T1=800K和 T2=285K两个热源之间， q1=600k
15、J/kg，环境温度为 285K， 试求： （ 1） 热机为卡诺机时，循环的作功量及热效率 （ 2） 若高温热源传热存在 50K温差，绝热膨胀不可逆性引起熵增 0.25kJ/kg.K，低温热源传热存在 15K温差，这时循环作功量、热效率、孤立系熵增和作功能力损失。 可逆与不可逆讨论 (例 4) （ 1）卡诺热机 800 K S T 285 K t, C2851 0 .6 4 4800 C t,C 10.64 4 600386. 4 /wqk J k g可逆与不可逆讨论 (例 4) 800 K 285 K q1 q2 w q1 750 K 300 K q2 高温热源传热存在 50K温差 绝热膨胀不可逆性引起熵增 0.25kJ/kg.K 低温热源传热存在 15K温差 （ 2）
