化工热力学第七章3

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化工热力学第七章

完全理想系的 P-x-y 相图
服从Raoult定律

s P 1 x1 P 1
P2 x2 P2s PP 1P 2
s s x1 P 1 x P 1 1 2 s s P2s x1 P P 1 2

J.S. Parent
24
具有正偏差而无恒沸物体系
具有负偏差而无恒沸物体系
s 3Βιβλιοθήκη 80 P 33.61kPa 0.3 155.20 / 37.90 0.45 75.94 / 37.90 0.25
④
2972.64 t 209.00 69.10C 14.2043 ln 33.61
⑤
t t0 69.10 72.25 3.15 0.1
1

(2) ①取温度初值T0
Pi s P 80kPa
令，
s 1
B1 2940.46 t C1 237.22 52.07C A1 ln P 14.5463 ln 80
2945.47 t 224.00 73.81C 14.2724 ln 80
s 2
2972.64 ln P 14.2043 t 209.00
s 3

(1)已知 t=70 ℃ y1=0.50 y2=0.30 y3=0.20 求P和xi 。 (2)已知 P=80kPa x1=0.30 x2=0.45 x3=0.25 求T和yi 。计算至

t 0.1C

解 (1) t=70 ℃
P3s 34.80kPa
1 P 74.27kPa yi 0.50 0.30 0.20 s 144.77 70.34 34.88 i P i

化工热力学第七章

一. 汽液平衡的类型泡露点计算
等温泡点计算等压泡点计算等温露点计算等压露点计算
已知体系温度T与液相组成xi，求泡点压力P与汽相组成 yi 。已知体系压力P与液相组成xi，求泡点温度T与汽相组成 yi 。已知体系温度T与汽相组成yi，求露点压力P与液相组成 xi 。已知体系压力P与汽相组成yi，求露点温度T与液相组成 xi 。
①由Antoine方程求 Pis
② P xi Pis
i
③
yi

xi Pis P
等温露点计算
已知T与{ yi }，求P与 { xi }。
yiP xiPis i 1,2,,N
xi

yi P Pi s
i
xi
i
yi P Pi s
1
P
1 yi / Pis
i
计算步骤
7 相平衡
7.1 相平衡的判据与相律 7.2 汽液平衡相图 7.3 汽液平衡计算
7.1 相平衡的判据与相律
7.1.1 相平衡的判据含有个相和N个组分的体系达到相平衡时
i i .... i i 1,2,...., N
由逸度的定义 dGi d RTd ln ˆfi 等温和上式可得
i is Pis

exp
Vil
(
P RT
Pi
s
)

^v
pi
expVil (
P RT
Pi s
)

1
yiˆiv
P

xi
s
ii
Pi s
i 1,2,,N
3 .活度系数法的简化形式
1) 汽相为理想气体，液相为理想溶液。

《化工热力学》第七章

汽-液平衡计算可分为两大类： * 泡点/露点计算：流体混合物所处单相饱和点。若已知温度，可求出相应的泡/露点压力；若已知压力，可求出相应的泡/露点温度，同时计算得到平衡相的组成。 * 平衡闪蒸计算：流体混合物处于汽-液两相区。通常已知混合物总组成 zi，体系温度、压力，求解平衡汽、液相的量及两相的组成。
中的溶解平衡；气体在固体表面的吸附平衡，如：用分子筛从天然气
中脱除二氧化碳和硫化氢。
7.1.2 相平衡的基本类型及其工业背景（续）
（五）液-固平衡
液-固平衡包括两种平衡：
溶解平衡：是发生在不同的化学物种的液相和固相间。熔化平衡：是发生在同一化学物种的熔融态和固态间。结晶过程是典型的化工单元操作之一。沥青质、石蜡的沉淀是石油生产和运输中常见的液-固平衡问题。
定义i组分的相平衡常数Ki为： K i
ˆL yi Ki iV ˆ xi i
yi xi
p ˆ RT ln i n i
V
RT dV RT ln Z T ,V ,n j i V
7.2.1 状态方程法（续）
回归得到。不同状态方程对应的kij值是不同的。使用一个交互作用参数 kij，大多数立方型状态方程就可较好地描述非极性、弱极性和对称性体系（如烃类混合物）的相平衡行为。但不能很好描述强极性和非对称体系，有时可再加入一个可调参数lij，即
bij bi b j 2
1 l
ij
（3）交互作用参数与组成有关的混合规则 Kabadi和Danner混合规则（烃-水体系）
（1）已知α相摩尔分数 x1 ，x2 ， x3 … xm 和温度T（或压力P），求解β
相摩尔分数 x1，，x3 … xm 和压力P（或温度T）。 x2

化工热力学第七章蒸汽动力循环和制冷循环

高压高温蒸汽带动透平产生轴功。（流体通过机械设备的旋转轴与环境所交换的能量，称为轴功Ws。）

H gZ u
2
Q Ws
§7.1 蒸汽动力循环
蒸汽动力循环原理
1
过热器锅炉透平机
蒸汽动力循环主要由水泵、锅炉、透平机和冷凝器组成。
3 4水在水泵中被压缩升压。
1
1
1 2，4 4理想朗肯循环（等熵） 1 2’，4 4’实际朗肯循环（不等熵）
实际Rankine循环
实际上，工质在汽轮机和水泵中不可能是完全可逆的，即不 T 可能作等熵膨胀或等熵压缩。 2 2’ 4 4’ 这个不可逆性可用等熵效率ηs 来表示。
4’
1 4
3
2 2’
S 等熵效率ηs的定义：“对膨胀作功过程，不可逆绝热过程的做功量与可逆绝热过程的做功量之比。
净功WN= IQ1（面积1ba41）-Q2（面积2ba32）I =面积12341
1
T
WN

4 3

2

Ql越大， Q2越小，做的净功 WN就越大。 Ql受锅炉中金属材料的极限的限制，约550~600oC。 Q2受为环境温度的限制。
a
S
b
理想Rankine循环的热效率η 和气耗率SSC
评价动力循环的指标：热效率和气耗率。 1、热效率η ：循环的净功与工热蒸汽）
P1 40 105 Pa T1 440o C H 1 3307 .kJ / kg S1 6.9041 kJ / kg / K
2点(湿蒸汽)
P2 0.04 105 Pa S2 S1 6.9041 kJ / kg / K
5）泵消耗的理论功率NP.

化工热力学第七章3

ˆ x f 0 HL （与亨利定律对应）理想稀溶液 fi i i
ˆ fi lim f i 0 HL H i xi 0 x i
H——亨利系数 i
fi 0 HL 一种虚拟的状态，它是溶液的T和P下纯i 组分
的假想状态的逸度
fi 0 HL不仅与组分i的性质有关,而且也和溶剂的性质有关。
第三节
Vi L P Pi S f i 0 iS Pi S exp RT
P Vi L 0 S S f i i Pi exp S dP Pi RT
——以路—兰规则为标态的逸度计算式。
ˆ fi 对于真实溶液： lim fi xi 1 x i 0 S S 当P很低时： P P S f i i Pi i
Vi
id
Vi
d G i S i dT V i dP
在P,X一定下，由（1）式对T 求导：
G id i T Gi R ln xi T P, X P, X
S
id i
S i R ln xi
化工热力学
同理：
第七章
溶液热力学基础
id xi M iid M i xi M i

i

化工热力学
第七章
溶液热力学基础
第三节
二、两种标准态
第一类溶液：用路易斯—兰德尔规则为标准态。
ˆ fi fi 0 xi xi fi 0 LR
ˆ fi lim f i 0 LR f i xi 1 x i
理想溶液真实溶液
化工热力学
第七章
溶液热力学基础
第三节
固定P，T
亨利定律
fi 0 HL Hi

矿大(北京)化工热力学07第七章

p2
p4
Vdp Vdp
p1 p4
p2
p3
绝热可逆过程
k 1 k p2 k Ws p1 (V1 V4 ) 1 k 1 p 1
三、多级压气机
同一压力范围，降低进气温度T1，减少压气功；消耗一定的压气功，增加输出压气量。 ——分级压缩和级间冷却
所消耗的功多变过程交换的热量由热力学第一定律求得：
H Q Ws
Q H Ws
对真实气体：
① 根据热力学基本定律求得：（很方便） (利用热力学图表) 根据热力学第一定律
Ws

p2 p1
Vdp
ΔH = Q+Ws
② 普遍化方法： pV = ZmRT
Zm=(Z进+ Z出)/2
4）气体的等温、绝热、多变压缩的比较
制热区
致冷区
T↘ μJ >0
P
实际节流时，压力变化为一有限值，由此所引起的温度变化称为积分节流效应。
TH T2 T1 p J dp
1
p2
7.2.2 绝热做功膨胀
气体从高压向低压作绝热膨胀时，若通过膨胀机来实现，可对外作功，如果过程是可逆的，称为等熵膨胀。
特点：膨胀前后熵值不变，对外作功膨胀后气体温度必
p2
u1
u2
H1
H2
微分节流效应
节流效应：流体进行节流膨胀时，由于压力的变化而引
起的温度变化。
微分节流效应系数：节流膨胀中温度随压力的变化率。
T J p H
由热力学基本关系知：
V T V T p J Cp
H H dH dT dP T P P T

化工热力学第七章相平衡

, y1
x1 p1S p
py2 x2 p2S
x2
p p1S p2S p1S
, y2
x2 p2S p
例题
7
上一内容气液平衡问题：
（1）已知：体系的压力与液相组成xi; 求：泡点温度T与气相组成yi。
（2）已知：体系的压力与气相组成yi; 求：露点温度T与液相组成xi 。
上一内容
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例题
7
9
7.3.2 状态方程法
汽相：液相：平衡时
fˆiV pyiˆiV fˆi L pxiˆiL
yiˆiV xiˆiL
计算时选择一个既适合汽相又适合液
相的状态方程求 ˆiV 和ˆiL
上一内容
下一内容
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例题
7
10
补充：低压汽液平衡计算
对非极性或弱极性溶液，在温度接近或高
ˆi T , p, yi
i T , p, xi
fi0 f T , p 以Lewis-Randall定则为基准的标准态
上一内容
下一内容
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例题
7
8
dGi ViLdp RTd ln fiL 恒T
d
ln
fiL
Vi L RT
dp恒T
T , piS , fiS T , p, fi0 :
上一内容
下一内容
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7
7.3 汽液平衡的计算根据以逸度表示的相平衡判据
fˆiV fˆiL
i 1,2,, N
7.3 .1 活度系数法
汽相：液相：平衡时
fˆiV pyiˆi
fˆi L fi0ˆi fi0 i xi
pyiˆi fi0 i xi

化工热力学第七章

f i = f i = f i =⋅⋅⋅⋅⋅⋅ = f i
^β ^γ ^π
三. 相律
由物化知：相律由物化知： F = N – π+2 (7(7-6)
枣庄学院化学化工系
化工热力学
7.2
互溶体系VLE 互溶体系VLE相图 VLE相图
一.
二元体系的P 二元体系的P－T图
P
3
L 相
c 临界点
纯组分的PT图可用两维纯组分的PT图可用两维 PT 坐标表示出来。坐标表示出来。
化工热力学
理想体系 V、L两相都符合L-R定则。两相都符合L 定则。石油化工，中压（1.5～3.5MPa）石油化工，中压（1.5～3.5MPa）下轻烃物系或裂解气都视为理想体系相符合L L相符合L-R定则（4）非理想体系 V相是非理想溶液如压力较高的烃类物系。如压力较高的烃类物系。第三类和第四类都是碳氢化合物的混合物所组成的物所不同的是第四类的压力比第三类的高。系，所不同的是第四类的压力比第三类的高。（5）完全非理想体系 V、L两相都是非理想溶液。两相都是非理想溶液。
溶化线汽化线 S 2 三相点 V 相相 1 升华线 T
枣庄学院化学化工系
化工热力学
7.2
互溶体系VLE 互溶体系VLE相图 VLE相图
纯组分的汽液平衡表现为自由度为1 纯组分的汽液平衡表现为自由度为1; 汽液平衡时，一定，对应的T也一定，汽液平衡时，当P一定，对应的T也一定，也就是说对于纯物质具有固定的沸点。物质具有固定的沸点。对于二元组分，它没有固定的沸点，对于二元组分，它没有固定的沸点，沸点是对于纯物质而言的; 言的; 对于混合物，只有泡点。对于混合物，只有泡点。泡点：当第一个气泡在一定压力下出现时的温度。泡点：当第一个气泡在一定压力下出现时的温度。露点：当最后一滴液体在一定压力下全部汽化时的温露点：度。

化工热力学知识点

一, 课程简介化工热力学是化学工程学科的一个重要分支，是化工类专业学生必修的基础技术课程。

化工热力学课程结合化工过程阐述热力学基本原理, 定理及其应用，是解决工业过程（特殊是化工过程）中热力学性质的计算和预料, 相平衡计算, 能量的有效利用等实际问题的。

二, 教学目的培育学生运用热力学定律和有关理论知识，初步驾驭化学工程设计及探讨中获得物性数据；对化工过程中能量和汽液平衡等有关问题进行计算的方法，以及对化工过程进行热力学分析的基本实力，为后续专业课的学习及参与实际工作奠定基础。

三, 教学要求化工热力学是在基本热力学关系基础上，重点探讨能量关系和组成关系。

本课程学习须要具备肯定背景知识，如高等数学和物理化学等方面的基础知识。

采纳敏捷的课程教学方法，使学生能正确理解基本概念，娴熟驾驭各种基本公式的应用领域及应用技巧，驾驭化学工程设计及探讨中求取物性数据及平衡数据的各种方法。

以课堂讲解, 自学和作业等多种方式进行。

四, 教学内容第一章绪论本章学习目的及要求：了解化工热力学的发展简史, 主要内容及探讨方法。

第二章流体的P-V-T关系本章学习目的及要求：了解纯物质PVT的有关相图中点, 线, 面的物理意义，驾驭临界点的物理意义及其数学特征；理解志向气体的基本概念和数学表达方法，驾驭采纳状态方程式计算纯物质PVT性质的方法；了解对比态原理，驾驭用三参数对比态原理计算纯物质PVT性质的方法；了解真实气体混合物PVT性质的计算方法。

第一节纯物质的PVT关系1. 主要内容： P-V相图，流体。

2. 基本概念和知识点：临界点。

3. 实力要求：驾驭临界点的物理意义及其数学特征。

第二节气体的状态方程式1. 主要内容：志向气体状态方程，维里方程，R-K方程。

2. 基本概念和知识点：志向气体的数学表达方法，维里方程，van der Waals方程，R-K方程。

3. 实力要求：驾驭采纳状态方程式计算纯物质PVT性质的方法。

第三节对比态原理及其应用1. 主要内容：三参数对比态原理，普遍化状态方程。

化工热力学第七章_相平衡

第七章内容
§7.1 相平衡判据与相律 §7.2 汽液平衡的相图 §7.3 活度系数与组成关系式 §7.4 汽液平衡计算
§7.1 相平衡判据与相律
§7.1.1 相平衡（ Phase Equilibrium） – 相平衡讲的就是物系组成（x，y）与T、
p 间的关系 – 相平衡时不同相之间的化学位差为零，
通常是T，p 和组
成 x。所以要表示二组分体系状态图，需用T,p ,x三个坐标的立体图表示。
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§7.2 汽液平衡的相图
从立体图上得到平面截面图(保持一个变量为常量)
（1）保持温度不变，得 p-x 图（2）保持压力不变，得 T-x 图（3）保持组成不变，得 T-p 图
VLE两种算法的比较：
本
1）状态方程法
2）活度系数法
章
重
ˆiV yi ˆiL xi
i 1 , 2 N
ˆiV Pyi
xi i PiSiS exp
P Vi L点dP PiS RT
i 1 , 2 N
特点
特点
1）适用于任何压力的 VLE，包括高压
1）适用于强极性，缔合体系
2）不适合强极性，缔合体系
Pˆ
V i
PyiˆiV
fi0 xi i
Pxiˆ
L i
——高压、极性强体系
§7.3 活度系数与组成关系式
ln
ˆ
V i
1 RT
P 0
(Vi
RT P
)dP
ˆ
V i
Pyi
xi i Pi S i S i 1 ,
2
N
ln
Pi S
Ai

化工热力学习题冯新主编第7章习题及答案打印版

第7章相平衡与化学反应平衡一、是否题1. 在一定温度T (但T <T c )下，纯物质的饱和蒸汽压只可以从诸如Antoine 等蒸汽压方程求得，而不能从已知常数的状态方程（如PR 方程）求出，因为状态方程有三个未知数(P 、V 、T )中，只给定了温度T ，不可能唯一地确定P 和V 。

（错，因为纯物质的饱和蒸汽压代表了汽液平衡时的压力。

由相律可知，纯物质汽液平衡状态时自由度为1，若已知T ，其蒸汽压就确定下来了。

已知常数的状态方程中，虽然有P 、V 、T 三个变量，但有状态方程和汽液平衡准则两个方程，所以，就能计算出一定温度下的蒸汽压。

） 2. 混合物汽液相图中的泡点曲线表示的是饱和汽相，而露点曲线表示的是饱和液相。

（错） 3. 在一定压力下，组成相同的混合物的露点温度和泡点温度不可能相同。

（错，在共沸点时相同）4. 一定压力下，纯物质的泡点温度和露点温度是相同的，且等于沸点。

（对）5. 由（1），（2）两组分组成的二元混合物，在一定T 、P 下达到汽液平衡，液相和汽相组成分别为11,y x ，若体系加入10 mol 的组分（1），在相同T 、P 下使体系重新达到汽液平衡，此时汽、液相的组成分别为'1'1,y x ，则1'1x x >和1'1y y >。

（错，二元汽液平衡系统的自由度是2，在T ，P 给定的条件下，系统的状态就确定下来了。

） 6. 在（1）-（2）的体系的汽液平衡中，若（1）是轻组分，（2）是重组分，则11x y >，22x y <。

（错，若系统存在共沸点，就可以出现相反的情况）7. 在（1）-（2）的体系的汽液平衡中，若（1）是轻组分，（2）是重组分，若温度一定，则体系的压力，随着1x 的增大而增大。

（错，若系统存在共沸点，就可以出现相反的情况）8. 纯物质的汽液平衡常数K 等于1。

（对，因为111==y x ）9. 理想系统的汽液平衡K i 等于1。

化工热力学第7章作业答案

第7章节流膨胀与制冷循环一、选择题1. 蒸汽压缩制冷循环过程中，制冷剂蒸发吸收的热量一定（ C ）制冷剂冷却和冷凝放出的热量A 大于B 等于C 小于书294页上部2. 卡诺制冷循环的制冷系数与（ B ）有关。

A 制冷剂的性质B 制冷剂的工作温度C 制冷剂的循环速率D 压缩机的功率书294页中部3．理想气体流过节流阀，其参数变化为（ B ）。

A ⊿T ＝ 0, ⊿S ＝ 0B ⊿T ＝ 0, ⊿S ＞ 0C ⊿T ≠ 0, ⊿S ＞ 0D ⊿T ＝ 0, ⊿S ＜ 0书278页中部，书277页下边，二、简答及计算题1. 从制冷原理和生产应用方面说明制冷剂的选择原则。

书300页答（1）潜热要大。

因为潜热大，冷冻剂的循环量可以减小。

氨在这方面具有显著的优点，它的潜热比氟里昂约大10倍，常用于大型制冷设备。

（2）操作压力要合适。

即冷凝压力（高压）不要过高，蒸发压力（低压）不要过低。

因为冷凝压力高将增加压缩机和冷凝器的设备费用，功率消耗也会增加；而蒸发压力低于大气压力，容易造成空气漏入真空操作的蒸发系统，不利于操作稳定。

在这方面氨和氟里昂也是比较理想的。

（3）冷冻剂应该具有化学稳定性。

冷冻剂对于设备不应该有显著的腐蚀作用。

氨对铜有强烈的腐蚀作用，对碳钢则腐蚀不强；氟里昂则无腐蚀。

（4）冷冻剂不应有易燃和易爆性。

（5）冷冻剂对环境应该无公害。

氟里昂F11、F12对大气臭氧的破坏已被公认，将逐渐被禁用，无公害的氟里昂替代品已大量应用。

综合以上各点，氨作为冷冻剂常用于大型冷库和工业装置。

而无公害氟里昂常用于小型冷冻机和家用电器。

2. 在25℃时，某气体的P-V-T 可表达为pV=RT +6.4×104p ，在25℃，30MPa 时将该气体进行节流膨胀，向膨胀后气体的温度上升还是下降？解；判断节流膨胀的温度变化，依据Joule-Thomson 效应系数μJ 。

书278页由热力学基本关系式可得到：pP H J C V T V T P T -∂∂=∂∂=)()()(μ 将P-V-T 关系式代入上式，P RT PV 4104.6⨯+=→4104.6⨯+=P RT V ，其中PR T V P =∂∂)( 0104.6104.644<⨯-=⨯-=⨯-=-⨯=p p p p J C C C P PV RT C V P R T μ 可见，节流膨胀后，温度比开始为高。

化工热力学第七章相平衡

ˆ
V i
1
s i
1
yi P xi PiS
i 1
fi0 Pi S
Ki
yi xi
Pi S P
2）理想系：汽液相—理想溶液（VL均服从LR）
fˆiV
fi
0
yi＝
0 i
Pyi
fˆiＬ
fi0
xi＝
s i
Pi
s
xi
Ki
yi xi
Pi
S
S i
P
0 i
—压力不大时，中压
下烃类适用
3）部分理想系：汽—理想气体，液相—非理想溶液
化工热力学第七章相平衡
2021年7月13日星期二
我们生活在一个混合物的世界里——我们呼吸的空气、吃的食物以及汽车里的汽油都是混合物，我们随处都可发现生活与由不同化学物质组成的材料有关。
我们做的许多事都涉及物质从一种混合物到另一种混合物的转化，
例如：在肺部，空气中的氧气溶入血液中，而二氧化碳则离开血液进入空气；
无热溶液非理想的原因是：分子形状，大小差异较大，如高分子溶液。
认为H E 0, S E 0
则G E TS E
使用最广泛的Wilson方程和NRTL方程和
UNIQUAC方程都是在无热溶液基础获得的。
§7.3.2 Wohl型方程
ln i
nG E RT ni
T ,P ,nj ni
1.Margules方程：
RT P
)dP
ˆ
V i
Pyi
xi i Pi S i S i 1 ,
2N
ln
Pi S
Ai
T
Bi （Antoine方程） Ci
i ？

化工热力学第七章习题答案

习题七及答案一、问答题7-1. Rankine 循环与卡诺循环有何区别与联系? 实际动力循环为什么不采用卡诺循环?答：两种循环都是由四步组成，二个等压过程和二个等熵（可逆绝热）过程完成一个循环。

但卡诺循环的二个等压过程是等温的，全过程完全可逆；Rankine 循环的二个等压过程变温，全过程只有二个等熵过程可逆。

卡诺循环中压缩机压缩的是湿蒸汽，因气蚀损坏压缩机；且绝热可逆过程难于实现。

因此，实际动力循环不采用卡诺循环。

7-2. Rankine 循环的缺点是什么? 如何对其进行改进?答：Rankine 循环的吸热温度比高温燃气温度低很多，热效率低下，传热损失极大。

可通过：提高蒸汽的平均吸热温度、提高蒸汽的平均压力及降低乏汽的压力等方法进行改进。

7-3.影响循环热效率的因素有哪些?如何分析?答：影响循环热效率的因素有工质的温度、压力等。

具体可利用下式1L HT T η=- 分析确定哪些因素会改变L H T T 或，从而得到进一步工作的方案。

7-4．蒸汽动力循环中，若将膨胀做功后的乏气直接送人锅炉中使之吸热变为新蒸汽，从而避免在冷凝器中放热，不是可大大提高热效率吗? 这种想法对否? 为什么?答：不合理。

蒸汽动力循环以水为工质，只有在高压下才能提高水温；乏汽的压力过低，不能直接变成高压蒸汽。

与压缩水相比较，压缩蒸汽消耗的工太大，不仅不会提高热效率，反而会大大降低热效率。

7-5．蒸气压缩制冷循环与逆向卡诺循环有何区别与联系? 实际制冷循环为什么不采用逆向卡诺循环?答：两种循环都是由四步组成，二个等压过程和二个等熵（可逆绝热）过程完成一次循环。

但逆向卡诺循环的二个等压过程是等温的，全过程完全可逆；蒸气压缩制冷循环的二个等压过程变温，全过程只有二个等熵过程可逆。

Carnot 制冷循环在实际应用中是有困难的，因为在湿蒸汽区域压缩和膨胀会在压缩机和膨胀机汽缸中形成液滴，造成“汽蚀”现象，容易损坏机器；同时压缩机汽缸里液滴的迅速蒸发会使压缩机的容积效率降低。

化工热力学第七章

1 QH
卡诺循环由四个过程组成。
可逆等温膨胀（1-2）
可逆绝热膨胀（2-3）
4
QL
2 Wc 3
V
QH
可逆等温压缩（3-4）
可逆绝热压缩（4-1）
T
1
2 Wc
4
QL
3
S 南阳理工学院
生化学院
化工热力学
第七章热力学第二定律及其工程应用
正卡诺循环：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
对可逆过程： dS
Q可逆
T
对不可逆过程：dS Q不可逆 T
dS
Q
T
>不可逆 =可逆
热力学第二定律的数学表达式
南阳理工学院
生化学院
化工热力学
第七章热力学第二定律及其工程应用
注意：
熵属状态函数。只要初，终态相同，
S 可逆 S 不可逆
对于不可逆过程应设计一个可逆过程，利用
例题：有人设计了一种热机，该机从温度为400K处吸收25000J/s热量，向温度为200K处放出12000J/s 热量，并提供16000W的机械功。试问你是否建议投资制造该机器？
解：根据热力学第一定律，热机完成一个循环，△U=0，则
W Q 25000 12000 13000 J / s 而设计者提出可供 W ' 16000J / s 违反了热力学第一定律
相变化皆属于可逆过程，并且相变化的热量，据能量平衡方程知： H Q ∴相变化的熵变
３. 环境熵变
H V S TV
热力学环境：一般指周围大自然（可视为恒温热源）
Qsur Qsys S sur T0 T0

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