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(共32张PPT)
热二律的表述
热二律的表达式
熵
孤立系熵增原理
Ex
热力学第二定律小结
重点
一般了解
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 教材（4-7）
a
2 kmol
1 atm
25℃
b
1 kmol
1 atm
1 kmol
1 atm
-15 ℃
60 ℃
c
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
热一律
向环境放热
若吸热，无热源，不可能
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
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
pa
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
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
例1 教材（4-7）
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
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
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
0.8kg从65 ℃降低到15 ℃, 放热量
0.2kg从65 ℃提高到95 ℃, 吸热量
吸热量>放热量
符合热一律
多余热量放给环境,环境吸热量
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
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
例2
热二律
取孤立系
黑箱方法
mkg
95 ℃
65 ℃
(1-m)kg
65 ℃
15 ℃
15 ℃环境吸热
解得
冷热管
例2, Ex解法
0.8kg从65 ℃降低到15 ℃, 放出Ex
0.2kg从65 ℃提高到95 ℃, 需Ex
65
95
15
65
15
放出Ex>需Ex
可能
S
T
S
T
Ex1
Ex2
例2, Ex解法
(1-m)kg从65 ℃降低到15 ℃, 放出Ex
mkg从65 ℃提高到95 ℃, 需Ex
65
95
15
65
15
放出Ex=需Ex
S
T
S
T
Ex1
Ex2
解得m
例3
有三个热容(cm)相同的刚性物体组成一个系统，其温度分别为TA=300K, TB=350K, TC=400K,若要使其中一个物体温度升高，另外两个物体达到相同温度，问该物体能上升的最高温度？并说明使三个物体中任何一个物体温度上升，其最高温度相同。
解：设C上升最高温度为Tmax, A和B温度下降
到T ’
热一律，热平衡
例3
热一律, 热平衡
热二律, 取孤立系
例3
热一律
热二律
例4
空气流经某些可逆过程后分成两股,如下图,设在这些过程中,可以与空气流进行热量交换的热源只有一个。试确定这些过程中空气流与热源之间的净传热量Qnet以及与外界之间传递的净功量Wnet。为了实现上述方案，具体过程应该怎样安排？
m1=4kg/s
p1=2atm
T1=500K
m2=3kg/s
p2=2atm
T2=800K
p3=4atm
T3=400K
T
Qnet
Wnet
例4
解：质量守恒
p1=2atm
T1=500K
m2=3kg/s
p2=2atm
T2=800K
p3=4atm
T3=400K
m1=4kg/s
热一律, 热平衡
m3=1kg/s
T
Qnet
Wnet
例4
p1=2atm
T1=500K
m2=3kg/s
p2=2atm
T2=800K
p3=4atm
T3=400K
m1=4kg/s
热二律, 取孤立系
m3=1kg/s
T
Qnet
Wnet
例4
p1=2atm
T1=500K
m2=3kg/s
p2=2atm
T2=800K
p3=4atm
T3=400K
m1=4kg/s
热二律
m3=1kg/s
T
Qnet
Wnet
热一律
随热源温度T不同，无穷多解
例4
空气流经某些可逆过程后分成两股,如下图,设在这些过程中,可以与空气流进行热量交换的热源只有一个。试确定这些过程中空气流与热源之间的净传热量Qnet以及与外界之间传递的净功量Wnet。为了实现上述方案，具体过程应该怎样安排？
m1=4kg/s
p1=2atm
T1=500K
m2=3kg/s
p2=2atm
T2=800K
p3=4atm
T3=400K
T
Qnet
Wnet
例4(T=500K)
p1=2atm
T1=500K
m2=3kg/s
p2=2atm
T2=800K
p3=4atm
T3=400K
m1=4kg/s
m3=1kg/s
T
Qnet
Wnet
s
T
v
p
1
p
v
多热源
可能的过程
T
s
2
500K
800K
400K
3
2’
3’
2atm
4atm
1
2
2’
3
3’
例4(T=400K)
p1=2atm
T1=500K
m2=3kg/s
p2=2atm
T2=800K
p3=4atm
T3=400K
m1=4kg/s
m3=1kg/s
T
Qnet
Wnet
s
T
v
p
1
2
500K
800K
400K
3
2’
2atm
4atm
1
2
2’
3
2’’
2’’
稳定流动工质的焓Ex举例
可逆功
Ex平衡、 Ex效率、 Ex损失
热力系统
Ex效率
Ex平衡
动力装置
耗功装置
换热设备
加热
Ex损失与作功能力损失
Ws
Ex1
Ex2
热一律：
Q
T0
Ex损失与作功能力损失
放热
m热
1
2
3
4
m冷
吸热
Ex损失与功减少
可逆绝热膨胀
T
s
T0
1
2
2’
不可逆绝热膨胀
Ex损失
由于不可逆少作功

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