PPT《Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics》

Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics Chapter 5The second law of thermodynamicsSmith 功与热的品质两种能量传递的行为与特性功与热的差异提供热力学第二定律的架构热力学第二定律的陈述(文字陈述)将得到的热完全转变为功,嘿!嘿!嘿!将热由低温传送到高温,嗯! 一循环程序不可能将系统所吸收到的热转变为功热机蒸气动力厂的运作流程示意图热机热功交换示意图热机效率的极限 卡诺循环卡诺以四个可逆程序来讨论建立热机的操作卡诺理论卡诺对一个热机效率的陈述一个热机操作之最佳效率极限 卡诺理论的验证一热机高温吸热低温放热,一能量守恒,可以输出功以卡诺冷冻机并联运作,来讨论证明与说明热机效率的关系当一热机效率高於卡诺程序由冷槽取热的量 释放热到热槽的量结论违反热力学第二定律的陈述热机效率与工作流体的关系陈述一循环程序,工作流体为吸放热与输出功的媒介 温度标摄氏温度标理想气体温度标热力学温度标热力学温度标建立的架构 热机效率温度标之关系式温度函数 ?温度函数 f温度函数 ?温度函数 ? 的特性与冷热源储槽温度无关不相依於工作流体的性质 如果用凯式温标那麽 ? 温度函数的数学式是如何呢 ?以理想气体为工作流体,卡诺循环操作的四个程序如右图之分析等温程序之热传导量与系统体积之关系式 吸与放之热传导量与系统体积的关系式绝热程序之系统温度与系统体积的关系式演算消去系统体积,以观察吸与放之热传导量与系统温度之关系式结论好简单的温度函数关系 热机效率用温度表示一个新函数 熵的定义可诺热机程序下之热温比值关系式任一循环程序可用无数个卡诺热机来构成整个循环程序之热温比值的总合为

0 热温比值应该可以是一个状态性质将之定义为熵 Entropy由於热机的操作引导了古典熵变数的定义 理想气体的熵变化的计算自变数为温度与体积时分别以恒容程序与恒温程序计算自变数为压力与温度时分别以恒压程序与恒温程序计算 将温度效应的积分部分写成电脑副程式用积分推导计算副程式的运算式用平均热容量的观念推导计算副程式的运算式总熵计算除了温度效应还有压力(体积)效应的计算 热力学第二定律的陈述热量由高温体流向低温体为一自发程序程序之总熵变化值必然大於或等於 0证明思考一个不可逆绝热膨胀程序以一个可逆程序经两个步骤回到出发点 可逆程序之熵变化如第

5 行表示式循环程序内能不变化作能量平衡式得功与热传量之关系如果为可逆吸热由第 10行知道所吸收的热量会完全转变为功如果为可逆放热由第 10行知道所有的功会完全转变为热 热力学第二定律知数学描述式热机的角色与功能 开放系统之熵平衡系统累积量流体带进出系统之部分热传导之部分程序不可逆 将热传导贡献的部分之热温比值的温度用外界温度表示因测量表面温度不易 稳态流动程序微分式积分式理想功的计算功的极限值可逆程序 以熵平衡是推算热交换量对一稳态可逆程序之热交换量以能量平衡式计算功稳态流动程序的能量守恒式理想功的计算式进出口各有一个流束之功的计算式 单位质量为基准之功的计算式一程序之热力学效率对系统输入功系统输出功 流失的功以理想功为基准计算程序流失的功理想功可逆程序所相关的功 程序之不可逆所造成熵产生量即为流失的功热力学第三定律绝对熵值的定义绝对熵值的状态条件基准点古典热力学计算熵值的计算式 微观观点熵的观念巨观的体积膨胀之熵变化利用系统体积计算利用系统压力计算 微观的思考排列状态数熵的定义熵变化的计算 果然与巨观分析计算结果相同 剧情如何发展?敬请期待!