文档介绍：化工过程能量分析
现在学衡方程
一． 热力学第一定律的实质
能量在数量上是守恒的.
基本形式为：
Δ（体系的能量）＋Δ（环境的能量）＝0
或 Δ（体系的能量）＝－Δ（环境的能量）
gΔZ=0
垂直放 gΔZ≈0
流体通过喷嘴速度很快来不及换热，可视为绝热过程， Q=0
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［P108 例5-1～5-2］自看
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功热间的转化（热力学第二定律）
物化知：St≥0
>不可逆
=可逆
一、基本概念
才可进行的过程
自发过程：不消耗功
非自发过程：消耗功
0℃
30℃
冰
冬天气温 -30℃
自发,具有产功能力
如夏天气温30℃
-30℃
非自发
水
水
冰
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可逆过程：
没有摩擦，推动力无限小, 过程进行无限慢;
体系内部均匀一致，处于热力学平衡;
对产功的可逆过程，其产功最大，对耗功的可逆过程，其耗功最小;
逆向进行时，体系恢复始态，环境不留下任何痕迹。
（也即没有功热得失及状态变化）
不可逆过程：
有摩擦，过程进行有一定速度;
体系内部不均匀（有扰动，涡流等现象）;
逆向进行时，体系恢复始态，环境留下痕迹;
如果与相同始终态的可逆过程相比较，产功小于可逆过程，耗功大于可逆过程。
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自发、非自发和可逆、非可逆之间的区别？
自发与非自发过程决定物系的始、终态与环境状态；
可逆与非可逆过程是（考虑）过程完成的方式，与状态没有关系。
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可逆过程是一个理想过程，实际过程都是不可逆的。
可逆过程具有过程进行的任一瞬间体系都处于热力学平衡态的特征，因次，体系的状态可以用状态参数来描述。
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高温
低温
自发
非自发
限度：Δt=0

功
热
100%非自发
100%自发
热功转化的限度要由卡诺循环的热机效率来解决
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——卡诺循环
卡诺循环：
热机;
高温热源（恒TH）;
低温热源（恒TL）.
图形
工质从高温热源TH吸收热量，部分转化为功，其余排至低温热源TL。
TH
TL
QH
QL
WC
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卡诺循环由四个过程组成。
可逆等温膨胀
可逆绝热膨胀
可逆等温压缩
可逆绝热压缩
T
S
P
V
1
1
2
3
4
2
3
4
QH
QH
QL
Wc
Wc
QL
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工质吸热温度大于工质排热温度，产功过程
正卡诺循环的结果是热部分地转化为功，用热效率来评价循环的经济性
热效率:
热效率的物理意义：
工质从高温热源吸收的热量转化为净功的比率。
正卡诺循环：
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∵ ΔH 为状态函数，工质通过一个循环
据热一律:
∴ ΔH = 0
Q =QH+QL
∴
又∵
由卡诺循环知
(5-25)
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注意以下几点：
若使
或　TL=0
实际当中是不可能
(1)
η=f(TH‚,　TC) , 若使η↗，则 TH ↗,TL↘
工程上采用高温高压，提高吸热温度TH　，但又受到材质影响.
若TH=TL，η=0, W=0
这就说明了单一热源不能转换为功，必须有两个热源。
卡诺循环，η可逆最大，相同TH　,TL无论经过何种过程，η可逆是相同的，实际热机只能接近，不能达到
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熵函数

通过研究热机效率推导出熵函数的定义式
对于可逆热机有
也即
熵定义
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>
对不可逆过程：
对可逆过程：
热力学第二定律的数学表达式：
>不可逆
=可逆
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注意：
熵状态函数。只要初、终态相同，
对于不可逆过程应设计一个可逆过程，利用可逆过程的热温熵积分进行熵变计算．
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３. 熵增原理
对于孤立体系（或绝热体系）
这个式子说明了
由
熵增原理表达式。
<0 不可能进行的过程
>0