文档介绍：1第五章热力学第二定律 2 5–1 热力学第二定律一、自发过程的方向性自然过程具有方向性,例如: 1 通过摩擦功转变为热是不可逆过程。 2 有限温差传热是不可逆过程。 3 空气向真空自由膨胀是不可逆过程。 3 二、热力学第二定律的表述 1 克劳修斯说法:热不可能自发地、不付任何代价地从低温传递到高温物体。 2 开尔文说法:不可能从单一热源吸热,使之全部转化为功而不留下任何变化。两种说法等价。 4 5–2 卡诺循环和卡诺定理一、卡诺循环及其热效率 1. 卡诺循环 p a b c d Ta b c d s va-b :定温膨胀,从高温热源工质吸热 q 1。 b-c :绝热膨胀,对外作功。 c-d :定温压缩,工质向低温热源放热 q 2。 d-a :绝热压缩,消耗功。 5 2 热效率 1 211q qq t???? a bv v d cv v 12 1)( ?? kb cv vT T 12 1)( ?? ka dv vT T a db cv vv v? 1 2T T q 1=R gT 1 lnq 2=R gT 2 ln 又: ,所以: 最终: η t=1- 6 3 讨论①热效率只取决于高温热源和低温热源的温度,与工质的性质无关。②T 1不可能达到无穷大, T 2不可能为 0,所以效率小于 1。③如T 1=T 2,η t=0,单热源热机不存在。④增大 T 1,减小 T 2,可提高热效率。⑤卡诺循环是理想循环,用于衡量其他循环的完善程度。 7 二、有多个热源的可逆循环 cdaef abcfe q q 面积面积??1 1 2如图所示,对于热源多于一个的任意可逆循环 abcda ,有: 吸热过程: abc ,q 1=面积 abcfe 。放热过程: cda ,q 2=面积 cdaef 。热效率: η t =1-8 平均放热温度和平均吸热温度: 做一个卡诺循环 ABCD ,使面积 ABfe=abfe ,面积 CDef=cdef ,则 ABCD 与abcd 热效率相等。 1 2T T 1T 2Tη t =1- :平均吸热温度。:平均放热温度。 9 四、逆向卡诺循环循环按 adcba 逆时针进行,向高温热源放热 q 1,从低温热源吸热 q 2。 pabc d Ta b c d s v 10 ?1 用做制冷: ?2 用做取暖: 21 221 22TT Tqq qw q?????? 21 121 11'TT Tqq qw q??????