工程热力学第5章.ppt

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1、第五章热力学第二定律武汉大学动力与机械学院杨俊2009.08§5-1过程的方向性与能量的品质特性一、自发过程与非自发过程第五章热力学第二定律有限势差作用下无需其它帮助就能自动进行的过程称为自发过程Q热量自发地从高温物体传递到低温物体，高温物体传出热能温度降低低温物体得到热能温度升高直到两物体温度相同传热过程终止第五章热力学第二定律zmgz机械能——物体的重力势能转变成动能又通过摩擦变成热能，机械能消耗完，过程终止高压气体高压气体总是自发地向低压空间流动压差消失过程终止第五章热力学第二定律向清水中滴一滴墨水，黑色自动地向周围扩散，浓度差消失，过程

2、终止以上全是自发过程特点：由势差的作用而产生，因势差的消失而终止，过程导致势差不断减小。第五章热力学第二定律在外界的帮助下试图创造势差的过程称为非自发过程低温物体高温物体使热能从低温物体转移到高温物体前者温度越来越低后者越来越高（创造势差）外界必须提供帮助消耗一定量的机械能第五章热力学第二定律高压气体使低压气体流入高压容器（创造势差）外界必须提供帮助消耗一定量的机械能电动机压气机第五章热力学第二定律低温物体高温物体使热能连续不断地转变成机械能（创造势差）必须有一部份高温热能变成低温热能以上全是非自发过程第五章热力学第二定律全部过程自发过程非自发

3、过程一切自然过程都是自发过程自发过程都是不可逆过程非自发过程是自发过程的逆过程非自发过程必须在某种帮助下才能实现这种帮助在热力学中可以抽象归纳为一个自发过程二、能量的品质特征第五章热力学第二定律重点分析热能和机械能高温热能低温热能自发地、100%地非自发地、需帮助尽管都是能量而且都是热能但不能够无条件得相互转换高温热能比低温热能的作用大高温热能比低温热能的能力强等量的热能由于温度不同其作用和能力都不同第五章热力学第二定律机械能热能自发地、100%地非自发地、部分地机械能的作用和能力都优于热能尽管都是能量但不能够无条件得相互转换机械能比热能的作用

4、大机械能比热能的能力强作用大能力强的能量称为高品质的能量第五章热力学第二定律如何度量能量的品质理论研究表明：机械能理论上可以100%的转变成任何其它形式的能量是品质最高的能量以机械能为标准，其它形式的能量视其理论上可转变成机械能的比例决定其品质高低§5-2热二律的表述与实质一、克劳修斯说法第五章热力学第二定律1850年，克劳修斯从传热的角度表述了一个自然规律热绝不可能自发地，不付代价地从低温物体转移到高温物体自发二、开尔文---普朗克说法第五章热力学第二定律1851年，开尔文—普朗克从热功转换的角度表述了同一个自然规律不可能只从单一的热源取热并

5、使之全部转变成有用功而不产生其它影响热源QW第二类永动机三、能质说法第五章热力学第二定律从能量品质特性的角度高度概括地表述同一个自然规律孤立系统内能量的品质绝不可能升高孤立系统能量的数量永远不变品质决不可能升高综合第一和第二定律四、各种说法的等价性第五章热力学第二定律Q1’=WA+Q2’反证法：假定违反开表述,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BQ1’-Q2’=WA=Q1Q1’-Q1=Q2’T1热源AB冷源T2

6、证法：假定违反克表述Q2热量无偿从冷源送到热源热机A从热源吸热Q1唯一的效果是从热源吸收Q1-Q2全变成功WA，违反开尔文说法T1热源A冷源T2

7、dC．Ωr<Ωj＝ΩdD．Ωr<Ωj<Ωd例5-2自然现象的发生属于A．可逆过程B．不可逆过程C．具有方向性的过程D．自发过程第五章热力学第二定律第五章热力学第二定律例5-3热力学第二定律揭示了A．实现热功转换的条件B．自发过程的方向性C．能量总量的守恒性D．能量自发地贬质性例5-4不可能自发的进行的过程有：A．热全部变功B．热从低温物体传向高温物体C．能量品质上升D．气体混合第五章热力学第二定律例题5-5能量质变规律指出A．自发过程都使能量的品质降低。B．凡是能质升级的过程都不能自发地进行。C．非自发过程的补偿过程一定是能质降低的过程。D．孤

8、立系统的熵如有变化，将使能质降低。例题5-6克劳休斯关于热力学第二定律的表述说明A．热不能从低温物体传向高温物体。B．热只能从高温物体传向低温物体。C