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工程热力学第五章
Scv
dS21 = dSf + dSg ∆S21 = ∆Sf +∆Sg
Q
W
out(2)
熵的问答题
• 任何过程，熵只增不减 ╳ 任何过程， • 若从某一初态经可逆与不可逆两条路径到
达同一终点，则不可逆途径的∆S必大于可 达同一终点，则不可逆途径的∆S必大于可 逆过程的∆ 逆过程的∆S ╳
• 可逆循环∆S为零，不可逆循环∆S大于零 ╳ 可逆循环∆ 为零 不可逆循环∆ 大于零 为零， • 不可逆过程∆S永远大于可逆过程∆S ╳ 不可逆过程∆ 永远大于可逆过程∆ 永远大于可逆过程
∴
ÑT ∫
δQ Q
=
' 1
T 1
−
Q
' 2
T2
<0
克劳修斯不等式的推导1 Q
2、反循环（卡诺循环） 、反循环（卡诺循环） （1）可逆循环 ）
Q2 = T T2 1
T1 Q1 R W Q2 T2
Ñ Q = − Q + Q < 0 放热 ∫δ
1 2
Q2 T2 1 1 εC = = = = T Q −Q2 T −T2 Q 1 1 1 1 −1 −1 T2 Q2
熵的总结
系统熵增加的过程： 系统熵增加的过程： 1）不可逆吸热 2）可逆吸热 3）不可逆绝热 4）不可逆放热 系统熵减少的过程： 系统熵减少的过程： 1）可逆放热 2）不可逆放热 系统熵不变的过程： 系统熵不变的过程： 1）可逆绝热 2）不可逆放热
• 熵是广延量
闭口系 ∆S21 = ∆Sf +∆Sg
§5-3 状态参数熵及熵方程
n n
开口系 dScv = dSf + dSg + ∑δ mi,in si,in − ∑δ mi,out si,out
工程热力学课件-5
T1 q1
Rc w q2
T2
卡诺循环热机效率的说明
t,C
1
T2 T1
• t,c只取决于恒温热源T1和T2
而与工质的性质无关；
• T1 t,c , T2 c ，温差越大，t,c越高
• T1 = K, T2 = 0 K, t,c < 100%， 热二律
• 当T1=T2， t,c = 0, 单热源热机不可能
热量传递的角度
开尔文－普朗克表述
不可能从单一热源取热，并使之完全 转变为有用功而不产生其它影响。
理想气体 T 过程 q = w
热机不可能将从热源吸收的热量全部转 变为有用功，而必须将某一部分传给冷源。 冷热源:容量无限大，取、放热其温度不变
热二律与第二类永动机
第二类永动机：设想的从单一热源取热并 使之完全变为功的热机。
于19世纪中叶克劳修斯(R.Clausius)首先引入，式中S从 1865年起称为entropy，由清华刘仙洲教授译成为“熵”。
可逆过程S与传热量的关系
定义：熵 dS Qre
T
比熵
ds qre
T
热源温度=工质温度
克劳修斯不等式
Q
Ñ T r
0Ñ dS 0
可逆时
dS 0
dS 0
dS 0
所有满足能量守恒与转换定律 的过程是否都能自发进行
自发过程的方向性
自发过程：不需要任何外界作用而自动进 行的过程。
热量由高温物体传向低温物体 摩擦生热 水自动地由高处向低处流动 电流自动地由高电势流向低电势
自然界自发过程都具有方向性
自发过程的方向性
功量 功量
摩擦生热
100% 发电厂 40%
W’
工程热力学05章习题提示与答案.docx
习题提示与答案第五章热力学第二定律5-1蒸汽机中所用新蒸汽的温度为227 °C,排出乏汽的温度为100 °C,如按卡诺循环计算，试求其热效率。
提示：新蒸汽与乏汽的温度分别看做卡诺循环的高、低温热源温度。
答案：7ft = 0.254。
5-2海水表而温度为10 °C,而深处的温度为4 °C。
若设计一热机利用海水的表而和深处作为高温热源及低温热源并按卡诺循环工作，试求该热机的热效率。
提示：略。
答案：7t = 0.021 2 o5-3 一卡诺热机的热效率为40%,若它从高温热源吸热4 000 kJ/h,而向25 °C的低温热源放热，试求高温热源的温度及热机的功率。
提示：略。
答案：T ri =497K, P = 0.44 kWo5-4某内燃机每作出1 kW-h的功需消耗汽油514.8 go已知每千克汽油燃烧时町放出41 868 kJ的热量, 试求该内燃机的实际热效率。
提示：热机的吸热量等于燃料的放热量。
答案：— 0.167。
5-5有报告宣称某热机H 160 °C的热源吸热，向5 °C的低温环境放热，而在吸热1000kJ/h时可发出功率0.12 kWo试分析该报告的正确性。
提示：热机热效率不可能大于在相同温度范围内工作的卡诺热机的热效率。
答案：报告不正确，不可能实现。
5-6冇A 、B 两个卡诺热机，A 从温度为700 °C 的热源吸热，向温度为/的热源放热。
B 则从温度为啲热源取得-A 排岀的热量并向温度为100 °C 的热源放热。
试求：当两热机 的循环净功相同或两热机的热效率相同吋温度/的数值。
提示:答案：两热机循环净功相同时f = 400 °C,两热机热效率相同时严= 329.4 °C 。
5-7以氮气作为工质进行一个R 诺循坏，其高温热源的温度为1 000 K 、低温热源的温度为300 K ；在定温压缩过程中，氮气的压力由0.1 MPa 升高到0.4 MPa 。
工程热力学第五篇1
§5-1 活塞式内燃机动力循环
一、四冲程高速柴油机（混合加热循环）
四冲程柴油机工作原理
空气、油
废气
吸气 压缩， 喷油燃烧
膨胀 作功
排气
四冲程高速柴油机工作过程
0—1 吸空气
p3
1—2’ 多变压缩
一般n=1.34~1.37
2 2’
p2’=3~5MPa t2’=600~800℃
柴油自燃t=335℃ p0
四冲程高速柴油机的理想化
1. 工质
p3 4
定比热理想气体
工质数量不变
2
P-V图p-v图
2’
2. 0-1和1’ -0抵消 开口闭口循环
3. 燃烧外界加热
p0 0
5 1’
1
4. 排气向外界放热
V
5. 多变绝热
6. 不可逆可逆
理想混合加热循环（萨巴德循环）
分析循环吸热量，放热量，热效率和功量
p
3
4
T
4 3
s
理想混合加热循环的计算
热效率
T
t
1 T3
T5 T2
T1
k T4
T3
4 3
5
k 1
2
T5
v4 v5
T4
p5 p1
T1
kT1
1
t
1
k 1
k 1
1 k
1
s
各因素对混合加热循环的影响
t
1
k 1
k
1
1
k
1
1、当 、 不变
k
t
t
受气缸材料限制
一般柴油机 14 21
潜艇用氦气，k=1.66
比较的对象：混合加热，定容加热，定压加热
工程热力学第5章1
节流过程 (阀门） Throttler
p1 p1>p2
p2
常见的不可逆过程 Frequently encountered irreversibilities
自由膨胀
Unrestrained expansion Mixing process
混合过程
• • • • • • • • • • • •
真空
• • • • • • • • • • • • • • • • •
不可能将热从低温物体传至高温物 体而不引起其它变化。
It is impossible to construct a device that operates in a cycle and produces no effect other than the transfer of heat from a lower-temperature body to a higher-temperature body.
Carnot cycle
卡诺循环— 理想可逆热机循环
Carnot heat engine
卡诺 循环 示意 图
1-2定温吸热过程， q1 = T1(s2-s1) 2-3绝热膨胀过程，对外作功 3-4定温放热过程， q2 = T2(s2-s1) 4-1绝热压缩过程，对内作功
卡诺循环热机效率 Carnot efficiency
工程热力学
Engineering Thermodynamics 北京科技大学
机械工程学院热能工程系
第五章
热力学第二定律
Second Law of Thermodynamics
本章要求
深入理解热力学第二定律的实质，认识能量不 仅有“量”的多少，而且还有“质”的高低； 掌握卡诺定理，掌握熵的意义、计算和应用； 掌握孤立系统和绝热系统熵增的计算，从而明 确能量损耗的计算方法； 了解火用（可用能、有用能）的概念及其计 算； 学会用熵分析法或火用分析法对热力过程进行 热工分析，认识提高能量利用经济性的方向、途 径和方法。
热力学第五章6162474页PPT文档
四冲程高速柴油机的理想化
1. 工质
p3 4
定比热理想气体
工质数量不变
2
P-V图p-v图
2’
2. 0—1和1’ —0抵消 开口闭口循环
3. 燃烧外界加热
p0 0
5 1’
1
4. 排气向外界放热
V
5. 多变绝热
6. 不可逆可逆
理想混合加热循环（萨巴德循环）
分析循环吸热量，放热量，热效率和功量
p
3
4
T
4 3
1
2’ 喷柴油
V
2 开始燃烧
2—3 迅速燃烧，近似 V
p↑5~9MPa
四冲程高速柴油机工作过程
3—4 边喷油，边膨胀
p3 4
近似 p 膨胀
t4可达1700~1800℃
2 2’
4 停止喷柴油
5
4—5 多变膨胀
p0
1’
p5=0.3~0.5MPa
0
1
t5500℃
V
5—1’ 开阀排气， V 降压
1’—0 活塞推排气,完成循环
p 3
T
3
2
2
4
4
1
1
v
s
定容加热循环的计算Βιβλιοθήκη 吸热量T3
q1cvT3T2
放热量(取绝对值）
2
4
q2cvT4T1
1
热效率
s
t
wq1q21q21T 4T 1
q1 q1
q1 T 3T 2
定容加热循环的计算
热效率
T
t
1 T4 T3
T1 T2
1
T1
T4 T1
T2
T3 T2
AW工程热力学第五章
h' 640.35 kJ / kg
h'' 2748.59 kJ / kg
s' 1.8610 kJ /(kg K ) s'' 6.8214 kJ /(kg K )
ts 151.867 c
32
例题5-3
冷凝器中，蒸汽压力为4kPa，x=0.95，试求vx， hx，sx的值；若此蒸汽凝结为水，试求其容积变化率。
蒸发：在液体表面上的汽化过程。
沸腾：在液体表面和内部同时进行的剧烈汽化现象。
沸点：液体沸腾时的温度，ts。
液化（liquefaction）：由蒸汽变成液体的过程。
4
5.1.2 饱和状态(saturated state)
当汽化速度 = 液化速度时，系统 处于动态平衡；宏观上气、液两相保持 一定的相对数量——饱和状态。
20
5.3.1 零点规定
零点规定：三相点时液态水的热力学能及熵为零。
p0 611.2 Pa T0 273.16 K v0 0.001 m3 / kg u0 0 kJ / kg s0 0 kJ /(kg • K ) h0 u0 p0v0
0 611.2 0.001 J / kg 0.6112 J / kg
sx 1 xs'xs'' 8.0721kJ /(kg K )
hx 1 xh'xh'' 2432.5 kJ / kg
相对容积变化率 vx 33.063 32931
v' 0.001004
33
5.5 水蒸气的热力过程
5.5.1 基本公式
水蒸气热力过程中状态参数确定—查图表或专用 程序计算。
计算功、热量的依据：
wt，T qT (h2 h1) T (s2 s1) (h2 h1)
工程热力学-课建 5章-张云13-10-8
卡诺定理二
A > B B> A 唯一只有： A = B 。 A是卡诺机，所以在T1和T2之间工作的所有 可逆机的热效率均为C =1—T2 / T1 。
卡诺循环揭示出一个普遍规律：在热源条件相同时，对于各种 不可逆循环，因其不可逆因素各不相同，故各种不可逆循环的热效 率可能完全不同；
但对于可逆循环，既然都不存在任何不可逆损失，所以它们的 热效率只由热源条件所决定。当只有两个热源T1和T2时，其间无论 进行哪一种可逆循环，其热效率自然都一样。前面证明概括性卡诺 循环与卡诺循环热效率相等，只是卡诺定理的一个具体例证。
热能工程教研室
热一律与热二律
热一律否定第一类永动机 热二律否定第二类永动机
t >100％不可能 t =100％也不可能
热机的热效率最大能达到多少？ 又与哪些因素有关？
热能工程教研室
5-2 卡诺循环和多热源可逆循环分析
既然t =100％不可能
热机能达到的最高效率有多少？ 法国工程师 卡诺 (S. Carnot)
制冷
T2 (s2 s1)
T2
T0 (s2 s1) T2 (s2 s1) T0 T2
1
T0 1 T2
制冷循环以环境大气作为高温热源向其放热。
s1 s2s
T0 环境温度
q1 Rc w
环温T0
q2
冷库T2
热能工程教研室
T2 冷库温度
逆向卡诺循环卡诺热泵循环
逆向卡诺热泵循环的供暖系数：
T
而A’ = B ，则 -WA = WB ，
WA - WB
Q1
Q1
A‘ WB B WB
即
∴
WA Q1-
WB = 0 ，
2024年度-工程热力学全部课件pptx
理想气体混合物的热力学性质
具有加和性
20
理想气体基本过程
01
等温过程
温度保持不变的过程，如等温膨胀 和等温压缩
等容过程
体积保持不变的过程，如等容加热 和等容冷却
03
02
等压过程
压力保持不变的过程，如等压加热 和等压冷却
绝热过程
系统与外界没有热量交换的过程， 如绝热膨胀和绝热压缩
04
21
05 热力过程与循环 分析 22
与外界没有物质和能量交 换的系统。
孤立系统
封闭系统
开放系统
4
热力学基本定律
热力学第零定律
如果两个系统分别与第三个系统处于热平衡状态，那么这两个系统也必定处于热平衡状态。
热力学第一定律
热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持 不变。
热力学第二定律
其中，Δ(mv^2)/2表示系 统动能的变化量；
开口系统能量方程可表示 为：Q = ΔU + Δ(mv^2)/2 + Δ(mgh) + Δ(mΦ)。
Δ(mgh)表示系统势能的 变化量；
11
03 热力学第二定律
12
热力学第二定律表述
不可能从单一热源取热，使之完全转 换为有用的功而不产生其他影响。
热力学系统内的不可逆过程总是朝着 熵增加的方向进行。
性能评价指标
介绍蒸汽轮机的功率、效率等 性能评价指标及其计算方法。
性能影响因素
分析影响蒸汽轮机性能的主要 因素，如蒸汽参数、汽轮机结 构等。
优化设计策略
探讨提高蒸汽轮机性能的优化 设计策略，如改进叶片形状、
提高蒸汽参数等。
5 工程热力学第五章-第二定律-2018 - 简化——工程热力学课件PPT
回顾——热力学第一定律
热力学第一定律 “热是能的一种，机械能变热能，或热能变机械能的 时候，它们间的比值是一定的。” 前言 P84
例子：（1）高温铁板散热；（2）高速飞轮停止。
热力一的缺点： （1）不能判断过程方向； （2）只是数量守恒，没考虑能质的差别 （作功能力差别），能质不守恒
热力过程的方向性
It is impossible for any
device that operates on a
Q
cycle to receive heat from
锅
炉
a single reservoir and
汽轮机
Wnet
发电机
produce a net amount of
work.
给水泵
2)克劳休斯表述Clausius statement
问题：第二类永动机能否实现？
第二类永动机：
设想的从单一热源取热并使 之完全变为功的热机。
Q
锅
——单热源热机
炉
这类永动机并不违反热力学第 一定律，但是否能够实现？
A机 w0 q1
B机 w0 q1 q2
由于 有
q1 q1 q2 q2 q1 q1
克：不可能将热从低温物体传 至高温物体而不引起其它变化。
即低温热源给出热量q2，而高温热源得到了热量q2，此 外没有其它的变化。这显然违反了克劳修斯说法。
(2)违反克描述导致违反开描述
反证法：
开：不可能从单一热源取热，并使之完 克：不可能将热从低温物体传至
假设机器A违反开尔文-普朗克说 法能从高温热源取得热量q’1而把它 全部转变为机械功w0，即w0 ＝q’1。
则可利用这些功来带动制冷机B， 由低温热源取得热量q2而向高温热 源放出热量q1 。
工程热力学课件
地源热泵
本课程的主要内容
基本概念 热力学第一定律 理想气体的性质 理想气体的热力过程 热力学第二定律 水蒸汽 湿空气 制冷循环
第一章 热力学基本概念
1.1 工质及热力系 1.2 热力系的宏观描述 1.3 基本状态参数 1.4 热力过程及热力循环
1.1 工质及热力系
工 质：实现热能和机械能相互转化的媒介物质
力平衡：组成热力系统的各部分之间没有相对位 移。
自然界的物质实际上都处于非平衡状态， 平衡只是一种极限的理想状态。
工程热力学通常只研究平衡状态。
1-3 基本状态参数
一. 温标
定义：温标是指温度的数值表示法 温标三要素：
测温物质及其测温属性
基准点
分度方法
经验温标与绝对温标：
任选一种物质的某一测温属性，采用以 上温标的规定所得到的温标称为经验温标， 经验温标依赖于测温物质的物理性质。热力 学理论指出可以建立一种不依赖于测温物质 的性质的温标,即热力学绝对温标。
能量转换与守恒定律定律指出： 一切物质都具有能量。能量既不可能创造，
也不能消灭，它只能在一定的条件下从一种形式 转变为另一种形式。而在转换中，能量的总量恒 定不变。
热力学第一定律实质是：能量守恒与转换定 律在热力学中的应用，它确定了热力过程中各种能量 在数量上的相互关系。
在工程热力学的范围内，主要考虑热能与机 械能之间的相互转换与守恒，因此热力学第一定律可 表述为：
一. 稳定流动与流动功
工程上实施的能量转换过程一般都是在工质不 断流过热工设备时进行的。常用的热工设备除了起 动、停止或者加减负荷外，大部分时间是在外界影 响不变的条件下稳定运行的。这种流动状况称为稳 定流动，即开口系统内各点流体的热力状态和流动 情况都不随时间变化。
工程热力学第5章
Q
T2
T1 T2
第五章 热力学第二定律
mgz
z
高 压 气 体
机械能——物体的 重力势能转变成动 能又通过摩擦变成 热能，机械能消耗 完，过程终止
高压气体总是自发 地向低压空间流动 压差消失过程终止
第五章 热力学第二定律
向清水中滴一滴墨水， 黑色自动地向周围扩散， 浓度差消失，过程终止
以上全是自发过程
第五章 热力学第二定律
qr Tr Tr 112.2 K cv T5 T2 Tr 522.3 112.2 634.5K T6 T4 Tr 746.7 112.2 634.5K
q53 cv (T3 T5 ) 553.5 T1 998.3K T3 s53 0.554 cv ln T5 q61 cv (T6 T1 ) 222.3 T2 401.3K T1 s61 0.554 cv ln T6
第五章
热力学第二定律
武汉大学动力与机械学院 杨 俊 2009.08
第五章 热力学第二定律
§5-1 过程的方向性与能量的品质特性
一、自发过程与非自发过程
有限势差作用下无需其它帮助 就能自动进行的过程称为自发过程
T1
热量自发地从高温物体 传递到低温物体，高温 物体传出热能温度降低 低温物体得到热能温度 升高直到两物体温度相 同传热过程终止
(4) 0.5平均温度
466.5 1 49.72% 927.8
第五章 热力学第二定律
回热度 热效率 吸热均温 放热均温 σ K K （%） 解释
1
59.8
998.3
401.3
吸热均温高 放热均温低 效率高 吸热均温低 放热均温高 效率低
工程热力学第5章PPT课件
-
25
循环热效率计算式：
t
wnet q1
1q2 q1
适用于一切循环、任意工质
t
1
Tm , L Tm , H
适用于多热源可逆循环、任意工质
t
1 TL TH
适用于卡诺循环、概括性卡诺 循环、任意工质
-
26
5–4 熵和热力学第二定律的数学表达式
一、熵的导出 比熵的定义式： ds δqrev
T
比熵是由热力学第二定律导出的状态参数。
Q1C > Q1R多 Q2C < Q2R多 T
t
1
Q2 Q1
∴ C > tR多
1 a
平均温度法：
4
b2 cT1 T2
d3
Q1R多 = T1(sc-sa) Q2R多 = T2(sc-sa)
tR多
1
T2
_
6
- T1
5s
21
§5-3 卡诺定理
定理：在两个不同温度的恒温热源间工作的
所有热机，以可逆热机的热效率为最高。
源的温度。
-
29
对于质量为 m 的工质，
dSδQrev δQrev
T
Tr
δQrev 0 Tr
注意：
1. 熵的变化表征了可逆过程中热交换的方向与大小。
2. 熵的定义式中的热量是可逆过程中交换的热量；温 度是热源温度或工质温度，要用绝对温度。
3. δQrev 0 Tr
热量是工质与热源交换的热量，温度 是热源温度。
定理1：在相同温度的高温热源和相同的低温热源 之间工作的一切可逆循环，其热效率都相 等，与可逆循环的种类无关，与采用哪种 工质也无关。
定理2：在同为温度T1的热源和同为温度T2的冷源 间工作的一切不可逆循环，其热效率必小 于可逆循环热效率。
《工程热力学》热力学第五章气体动力循环gas power cycle
= T4 vv= 43 T3 ρλT1ε k−1
p4
3
v
5
2
s
1
s
第5 章
5-1 活塞式内燃机动力循环
P170~207
5.1.2 活塞式内燃机的理想循环
T
热
效 率
ηt =
1
−
T3
−
T5 T2 +
− T1
k (T4
−
T3
)
4
3s
5 2
= T5
v4 v5
k −1 = T4
pp= 15 T1 ρ k λT1
ε
第5 章
5-1 活塞式内燃机动力循环
P170~207
例题1（p178） OTTO CYCLE
p1 = 100kPa,t1 = 18 C,ε = 8.6,Vh′ = 1000cm3,Q1 = 135J / 缸
求：ηt ,T3, p3
p
3
ηt
=
1
−
ε
1
k −1
=
1
−
1 8.61.4−1
=
0.577
2
v cutoff ratio
v3
P170~207
反映 气缸 容积
反映 供油 规律
第5 章
5-1 活塞式内燃机动力循环
P170~207
5.1.2 活塞式内燃机的理想循环
T
热 效
ηt =
1
−
T3
−
T5 T2 +
− T1
k (T4
−
T3
)
k −1
率 = T2
T= 1 vv12
T1ε k −1
工程热力学幻灯片(3、4、5章上) (2)精品文档151页
4、物理意义：开口系中随工质流动而携带的、取决
于热力状态的能量。
9
第四节 闭口系统能量方程式
一、闭口系统能量方程式
1、闭口系统能量方程式的推导
Q-W=E
E= U
Q
W
Q=U+W
Q = dU + W 单位工质 q = du + w
q = u + w
闭口系热一律表达式
10
说明： 1）适用条件：任何工质 任何过程 2) 代数式：吸热为正；作功为正 3）加给系统的热量，一部分增加系统的 内能，一部分作功 4）对于可逆过程：
功 （ w） 是广义功
闭口系与外界交换的功量 容积变化功、 拉伸功 、 表面张力功
•闭口系能量方程的通式
若在地球上研究飞行器
q
=
de
+
w
=
du
+
dek
+
dep
+ 17
准静态和可逆闭口系能量方程
简单可压缩系准静态过程
w = pdv
q = du +
热一律解析式之一
pqd=v u + pdv
正向循环的总效果：伴随着由热 源吸取的热量中一部分转化为功 的同时，另一部分热量放向冷源
2、逆向循环：
w0 q1q2 1q2
q1
q1
q1
q w w0 q0 (q1 q2) 绝对值
w0 q1 q2
q1 w0
q2
向热源放热 功热 从冷源吸热 13
3、混合气体的内能： 等于各组成气体内能之和 15
n
U U1 U2 U3 ...Un Ui i1
n
于热力状态的能量。
9
第四节 闭口系统能量方程式
一、闭口系统能量方程式
1、闭口系统能量方程式的推导
Q-W=E
E= U
Q
W
Q=U+W
Q = dU + W 单位工质 q = du + w
q = u + w
闭口系热一律表达式
10
说明： 1）适用条件：任何工质 任何过程 2) 代数式：吸热为正；作功为正 3）加给系统的热量，一部分增加系统的 内能，一部分作功 4）对于可逆过程：
功 （ w） 是广义功
闭口系与外界交换的功量 容积变化功、 拉伸功 、 表面张力功
•闭口系能量方程的通式
若在地球上研究飞行器
q
=
de
+
w
=
du
+
dek
+
dep
+ 17
准静态和可逆闭口系能量方程
简单可压缩系准静态过程
w = pdv
q = du +
热一律解析式之一
pqd=v u + pdv
正向循环的总效果：伴随着由热 源吸取的热量中一部分转化为功 的同时，另一部分热量放向冷源
2、逆向循环：
w0 q1q2 1q2
q1
q1
q1
q w w0 q0 (q1 q2) 绝对值
w0 q1 q2
q1 w0
q2
向热源放热 功热 从冷源吸热 13
3、混合气体的内能： 等于各组成气体内能之和 15
n
U U1 U2 U3 ...Un Ui i1
n
工程热力学期末复习手册
工程热力学期末复习手册一、各章要点：第五章：1.活塞式内燃机循环：（特点、计算、比较）2.燃气轮机循环：理想循环和实际循环计算和比较3.提高热效率的手段：回热、间冷+回热、再热+回热第六章：1.熟悉pT相图2.熟悉1点2线3区5态3.会查出水蒸气的参数4.基本热力过程在p-T、T-s、h-s图上的表示，会计算q、wt5.注意与理想气体比较，哪些公式可用、哪些不能用第七章：1.熟悉朗肯循环图示与计算2.朗肯循环与卡诺循环3.蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响4.再热、回热原理及计算第八章：1.空气压缩制冷，分析、计算、回热2.蒸汽压缩制冷，分析、计算3.压缩式热泵循环，与制冷原理相同，会计算4.吸收式制冷，。
，制冷剂，一般了解第九章：1.成分描写2.分压定律和分容积定律3.混合物参数计算（混合熵增）4.湿空气概念与计算第十章：1.会从四个特征式，推到出8个偏导数和4个Maxwell式2.了解s,u,h,f,g,cp,cv,cp-cv与状态方程的关系3.知道焦汤系数的定义与含义4.了解各状态方程的特点，适用范围5.理解对比态原理，会查图计算第十二章：1.基本概念，各概念的条件（热效应，燃料热值，标准生成焓，化学Ex，平衡判据，自发反应方向）2.理解计算反应热、热值、理论燃烧温度、反应度、平衡常数的计算方法3.一般了解热力学第三定律二、典型简答题1.勃雷登循环采用回热的条件是什么？一旦可以采用回热为什么总会带来循环热效率的提高？2.提高燃气轮机循环效率的方法有那些？3.为什么从能源问题和环境污染问题出发，斯特林发动机又重新引起人们的重视？4.为什么柴油机的效率普遍高于汽油机？5.影响活塞式发动机热效率高低的最主要的因素是什么？6.有没有零度以下的液态水和气态水存在？7.卡诺循环效率比同温限下其他循环效率高，为什么蒸汽动力循环8采用卡诺循环方案？8.提高朗肯循环热效率的方法有哪些？9.总结蒸汽参数对循环的影响，各有何利弊？.10.蒸汽中间在过热的主要作用是什么？是否总能通过再热提高循环热效率？什么条件下中间在过热才能对提高热力效率有好处？11.空气压缩制冷和蒸汽压缩制冷各有何优缺点？12.空气回热压缩制冷循环相比与传统的活塞式空气压缩制冷循环有何优点？13.蒸汽压缩制冷循环中为什么要用节流阀代替膨胀机？14.吸收式制冷循环相比于蒸汽压缩制冷循环有何优点？15.试从能量利用的角度，简要说明热泵供暖与电加热器取暖的优劣。
工程热力学大总结第五版
第一章基本概念1.基本概念热力系统：用界面将所要研究的对象与周围环境分隔开来，这种人为分隔的研究对象，称为热力系统，简称系统。
边界：分隔系统与外界的分界面，称为边界。
外界：边界以外与系统相互作用的物体，称为外界或环境。
闭口系统：没有物质穿过边界的系统称为闭口系统，也称控制质量。
开口系统：有物质流穿过边界的系统称为开口系统，又称控制体积，简称控制体，其界面称为控制界面。
绝热系统：系统与外界之间没有热量传递，称为绝热系统。
孤立系统：系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换，称为孤立系统。
单相系：系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系。
复相系：由两个相以上组成的系统称为复相系，如固、液、气组成的三相系统。
单元系：由一种化学成分组成的系统称为单元系。
多元系：由两种以上不同化学成分组成的系统称为多元系。
均匀系：成分和相在整个系统空间呈均匀分布的为均匀系。
非均匀系：成分和相在整个系统空间呈非均匀分布，称非均匀系。
热力状态：系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况，称为工质的热力状态，简称为状态。
平衡状态：系统在不受外界影响的条件下，如果宏观热力性质不随时间而变化，系统内外同时建立了热的和力的平衡，这时系统的状态称为热力平衡状态，简称为平衡状态。
状态参数：描述工质状态特性的各种物理量称为工质的状态参数。
如温度（T）、压力（P）、比容（υ）或密度（ρ）、内能（u）、焓（h）、熵（s）、自由能（f）、自由焓（g）等。
基本状态参数：在工质的状态参数中，其中温度、压力、比容或密度可以直接或间接地用仪表测量出来，称为基本状态参数。
温度：是描述系统热力平衡状况时冷热程度的物理量，其物理实质是物质内部大量微观分子热运动的强弱程度的宏观反映。
热力学第零定律：如两个物体分别和第三个物体处于热平衡，则它们彼此之间也必然处于热平衡。
压力：垂直作用于器壁单位面积上的力，称为压力，也称压强。
相对压力：相对于大气环境所测得的压力。
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考点二: 热力学第二定律的各种说法
例5-3选择题：某装置完成一个可逆循环，循环的全部结果 B 是：系统吸热20kJ，同时对外做功20kJ，则该装置＿＿ 。 A违反热力学第一定律； B违反热力学第二定律； C违反热力学第一、二定律； D两个定律都不违反 （南航2002年考研试题） 例5-4判断并简答题：工质经过一个可逆循环 恢复原来状 态后，其热力学能恢复原值，但经过不可逆循环 ，恢复 原来状态后，因不可逆损失其热力学能减少。（上海交 通大学2008年考研试题） 例5-5判断并简答题：自发过程是不可逆过程，则非自发 过程就是可逆过程。（西北工业大学2007年考研试题） ×
考点二: 热力学第二定律的各种说法
例5-9简答题：热力发动机都必须在高温高压下才能工作， 只高温不高压行吗？只高压不高温呢？低温低压行吗？ 试解释之。（西北工业大学2007年考研试题）
p
pmax pmin
T
Tmax Tmin
v s 答：从p-v图和T-s图中马上可以看出要想连续不断地作 功，同时需要压差和温差。
结论：原设不成立，即可逆绝热线与定温线不可能相 交于两点。 命题得证。 秘笈：与热二定律相关的东西都可以采用循环来复现。
v
考点二: 热力学第二定律的各种说法
其实，假设“定熵线与定温线可以 p 2 T 3 交于两点”还会引起其他矛盾，也 s 可以用来证明该命题。低级的如1点 s 具有两个熵值，高级的如经历2-3定 1 温过程吸热熵却并不增加。只是题 v 目要求用热二定律证明。 例5-7简答热力学第二定律的表述、实质、表达式及应 用。 （重庆大学2006年考研试题） 例5-8简述热力学第二定律的实质。 （北航2002年考研 试题） 例5-9简答题：热力发动机都必须在高温高压下才能工作， 只高温不高压行吗？只高压不高温呢？低温低压行吗？ 试解释之。（西北工业大学2007年考研试题）
即将热量由低温传向高温而未产生任 何其它变化，这显然违反了克劳修斯 说法。 结论：原设不成立，即开尔文-普 朗克说法 成立。 命题得证。 同理，可由热力学第二定律任意一种说法→另一种说法。 违背一种说法必定违背其它说法。 结论：热力学第二定律各种不同的说法都是等效的。 “自发过程不可逆” 是热力学第二定律最根本的说法。
考点二: 热力学第二定律的各种说法
例5-1选择题：经过一个不可逆循环 ，工质不能恢复原来 A 状态＿＿＿＿。 A这种说法是错的 B这种说法是正确的 C这种说法在一定条件下是正确的 D无法判断 （上海交通大学2003年考研试题） 例5-2选择题：有位发明家声称他发明了一种机器，当这台 机器完成一个循环时，吸收了100kJ的功，同时向单一热源 B 排出了100kJ的热，这台机器＿＿＿＿ 。 A违反了第一定律； B违反了第二定律； C违反了第一定律和第二定律； D既不违反第一定律也不 违反第二定律 （上海交通大学2001年考研试题）
考点二: 热力学第二定律的各种说法
即机器从单一热源（冷源）吸热， 并将所吸热量全部转换为功而未产 生任何其它变化，这显然违反了开 尔文-普朗克说法。 结论：原设不成立，即克劳修斯说法 成立。 命题得证。
考点二: 热力学第二定律的各种说法
2）由克劳修斯说法→开尔文-普朗克说法
仍用反证法证明。设开尔文-普朗克说法不成立。
即可以从单一热源（冷源）吸热，并将所吸热 量全部转换为功而不产生任何其它变化 。 以此机为H，它从低温热源吸热 Q，并全部转 化为W，再将W全部转化为Q ，并向高温热 源放热Q。
则这台装置运行的总效果是： 热源:净得热Q 冷源:净失热Q 功源:不变 ；热力系:不变
考点二: 热力学第二定律的各种说法
考点精讲
工程热力学
第五章 热力学第二定律
主讲： 冯青
• 本章考பைடு நூலகம்要求
• • • • • 1.深刻理解热力学第二定律的实质及其各种表述； 2. 熟练掌握第二定律各种形式的数学表达式及其应 用。掌握卡诺循环，卡诺定理，孤立系统熵增原理， 深刻理解熵的定义式及其物理意义 ； 3.掌握热力循环各种经济评价指标如：热效率、制 冷系数、供暖系数的意义、影响因素及计算 ； 4.熟练应用熵方程，计算任意过程熵的变化，以及 作功能力损失的计算。深入了解定熵效率的意义； 5.了解火用、火无 的概念。理解能量的可用性，能 量“质”与“量”的评价，了解火用效率。
考点二: 热力学第二定律的各种说法
例5-6分析证明题：使用热力学第二 p 定律证明，在状态图上（如p-v图）， 可逆绝热线与定温线不可能相交于两 点。（南航2004年考研试题） 2 T s 3 s 1
证：反证法，假设定熵线与定温线可以交于两点，则 在p-v图上画出1-2-3循环。 该循环可以从单一热源（冷源）吸热，并将所吸热量 全部转换为功而不产生任何其它变化 。显然违反了开 尔文-普朗克说法。
考点精讲
第五章 热力学第二定律（一） 主讲： 冯青
考点一：自然过程进行的方向性
问题：所有已经发生的过程都遵守热力学第一定律，
所有遵守热力学第一定律的过程是否都能发生？ 温差传热过程
Q2 Q1
?
无论向哪个方向传热都并不违反热一定律
考点二: 热力学第二定律的各种说法
6.热力学第二定律N种说法的等效性证明 “自发过程不可逆” 是热力学第二定律最根本的说法。
既然从不同侧面描述的是同一事实，同一本质，那么 各种描述必然是等效的，仅仅是描述角度不同而已。
所谓说法等效指的是从一种说法能够导致另外一种说法。
考点二: 热力学第二定律的各种说法
1）由开尔文-普朗克说法→克劳修斯说法 应用数学逻辑上的反证法证明。
假设克劳修斯说法不成立，即热可以 由低温传向高温而不产生任何其它变化。 正向循环热机R，它从高温热源吸热Q， 向外界作功W，并向低温热源放热Q-W 则这台装置运行的总效果是： 热源:不变；热力系:不变；功源:净得功W 冷源:净失热Q-（Q-W）=W ；