6.3 熵平衡

●稳定流动系统的熵平衡
若有热量流入或流出系统， 则必定伴有相应的熵变化， 即δQ /T流入系统，该熵变常 称为熵流，记为∆Sf ， 定义为
dS f =
∆Sf
物流流入 ∆ ∆Sgg S 物流流出
∑(mi Si )
i
∑(mj S j )
j
δQ
T
图 6-3 敞开体系熵平衡简图
∆Sg—熵产生，是体系 传递的热量可正，可负,可零， 内部不可逆性引起的 因此熵流也亦可正，可负， 熵变化 可零。功的传递不会直接引 可逆过程 ∆Sg = 0 起系统的熵流。 不可逆过程
dS孤立 ≥ 0
或
(∆S)孤立 ≥ 0
熵增原理 自发进行的不可逆过程只能向着总熵 增加的方向进行，最终趋向平衡态。此时总熵 变达到最大值，即∆St =0 ，达到了过程的终点。 熵增原理为我们提供了判断过程进行的方向和 限度，但是, 判断的依据是总熵变而不是系统 的熵变。
●封闭系统的熵平衡 由于实际过程的不可逆性引起能量品质的 损耗, 有序的能量耗散为无序的热能（如 摩擦等），并为系统吸收而导致系统熵的 增加，这部分熵常称为熵产生，记为∆Sg, 。 引入封闭系统熵产生变量dSg δQ dS = + dSg T 它不是系统的性质， 而是与系统的不可逆 过程有关， 过程的不可逆程度越大，熵 产生量∆Sg越大。可逆过程无熵产生。
i i
对可逆绝热过程
i
∑(m S ) = ∑(m S )
j j j
且若单股物料，有 Si = Sj, 为常见的等熵过程 。
6.3 熵平衡
●熵及熵增原理
熵的定义为可逆热温熵 熵差
∆S = S2 − S1 = ∫
2
dS =
δQrev
T
பைடு நூலகம்
δQrev
T
1
对可逆的等温过程
Qrev ∆S = T
绝热可逆过程 ∆S = 0 非可逆过程 利用状态函数的性质来计算 热力学第二定律的数学表达式
dS ≥
δQ
T
孤立系统，δQ = 0 , 则上式变为
∆Sg > 0
敞开系统的熵平衡方程式为：
这里△So为系统熵的累积量
∆So = ∆S f + ∆Sg + ∑(mi Si ) − ∑(mj S j )
i j
· 对稳流过程
∆S f + ∆Sg + ∑(mi Si ) − ∑(mj S j ) = 0
i j
对绝热过程，且只有单股流体
∆Sg = m(S j − Si )