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《工程热力学word版第章热力学第二定律》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、长沙理工大学备课纸第5章热力学第二定律一、教案设计教学目标:使学生深刻认识热力学第二定律地实质-热过程地方向性,实际过程不可逆；了解第二定律地不同表述,掌握热力学地推论工具和推论方法,深刻理解卡诺定理、克劳修斯不等式、熵增原理等判据地重要意义及其应用方法.理解有效能、自由能、自由焓、热力学温标等概念.文档来自于网络搜索知识点：理解热力学第二定律地实质,自发过程,卡诺循环,卡诺定理,孤立系统熵增原理,深刻理解熵地定义式及其物理意义.文档来自于网络搜索熟练应用熵方程,计算任意过程熵地变化,以及作功能力损失地计算,了解火用、火无地概念.重点：热力学第二定律地实质,卡诺循环,卡诺定理
2、,孤立系统熵增原理难点：卡诺定理、克劳修斯不等式、熵增原理等判据地应用；作功能力损失地计算.教学方式：讲授+多媒体演示+课堂讨论师生互动设计：提问+启发+讨论J问：还记得绪论中曾经提到地第二类永动机吗？谁能举出例子吗？J问：自发过程都不可逆？不可逆地过程一定是自发过程？为什么？J问：高温地汽车尾气经过过滤净化后能循环利用吗？节能吗？57长沙理工大学备课纸J问：火力发电厂为什么都要设置凝汽器？为什么？J问：有人说火力发电厂地热效率可达60%以上？可信吗？学时分配：8学时+2学时（习题课）二、基本知识第一节自然过程地方向性一、磨擦过程功可以自发转为热,但热不能自发转为功二、传热过
3、程热量只能自发从高温传向低温三、.自由膨胀过程绝热自由膨胀为无阻膨胀,但压缩过程却不能自发进行四、混合过程两种气体混合为混合气体是常见地自发过程五、燃烧过程燃料燃烧变为燃烧产物(烟气等),只要达到燃烧条件即可自发进行57长沙理工大学备课纸结论:自然地过程是不可逆地第二节热力学第二定律地实质一、.热力学第二定律地实质克劳修斯说法：热量不可能从低温物体传到高温物体而不引起其它变化开尔文说法：不可能制造只从一个热源取热使之完全变为机械能,而不引起其它变化地循环发动机.二、热力学第二定律各种说法地一致性反证法:（了解）第三节卡诺循环与卡诺定理意义：解决了热变功最大限度地转换效率地问题
4、一.卡诺循环:1、正循环组成：两个可逆定温过程、两个可逆绝热过程57长沙理工大学备课纸过程a-b：工质从热源(T1)可逆定温吸热b-c：工质可逆绝热(定'熵)膨胀c-d：工质向冷源(T2)可逆定温放热d-a：工质可逆绝热(定熵)压缩回复到初始状态.循环热效率：=面积abefa=面积cdfec因为得到分析：57长沙理工大学备课纸1、热效率取决于两热源温度,T1、T2,与工质性质无关.2、由于T1T20,因此热效率不能为13、若T1=T2,热效率为零,即单一热源,热机不能实现.逆循环：包括：绝热压缩、定温放热.定温吸热、绝热膨胀.致冷系数：供热系数关系：分析：通常T2>T1-T2
5、所以：卡诺定理：1、所有工作于同温热源、同温冷源之间地一切热机,以可逆热机地热效率为最高.2.在同温热源与同温冷源之间地一切可逆热机,其热效率均相等.第四节熵与熵增原理一、熵地导出57长沙理工大学备课纸1865年克劳修斯依据卡诺循环和卡诺定理分析可逆循环,假设用许多定熵线分割该循环,并相应地配合上定温线,构成一系列微元卡诺循环.则有文档来自于网络搜索因为,有得到一新地状态参数不可逆过程熵：二、熵增原理：意义：1．可判断过程进行地方向.2．熵达最大时,系统处于平衡态.3．系统不可逆程度越大,熵增越大.4．可作为热力学第二定律地数学表达式第五节熵产与作功能力损失57长沙理工大学备
6、课纸一、建立熵方程一般形式为：(输入熵一输出熵)+熵产=系统熵变或熵产=(输出熵一输入熵)+系统熵变得到：称为熵流,其符号视热流方向而定,系统吸热为正,系统放热为负,绝热为零).称为熵产,其符号：不可逆过程为正,可逆过程为0.注意：熵是系统地状态参数,因此系统熵变仅取决于系统地初、终状态,与过程地性质及途径无关.然而熵流与熵产均取决于过程地特性.文档来自于网络搜索开口系统熵方程：二、作功能力损失57长沙理工大学备课纸作功能力损失：例题精要：例1刚性容器中贮有空气2kg,初态参数P1=0.1MPa,T1=293K,内装搅拌器,输入轴功率WS=0.2kW,而通过容器壁向环境放热速
7、率为.求：工作1小时后孤立系统熵增.文档来自于网络搜索解：取刚性容器中空气为系统,由闭系能量方程：经1小时,由定容过程：,取以上系统及相关外界构成孤立系统：例2气机空气由P1=100kPa,T1=400K,定温压缩到终态P2=1000kPa,过程中实际消耗功比可逆定温压缩消耗轴功多25%.设环境温度为T0=300K.求：压缩每kg气体地总熵变.文档来自于网络搜索57长沙理工大学备课纸解：取压气机为控制体.按可逆定温压缩消耗轴功：实际消耗轴功：由开口系统能量方程,忽略动能、位能变化：因为理想气体定温过程：
