当前课程知识点：工程热力学（上） > 第4章 热力学第二定律 > 4-5 孤立系统熵增原理 > Video 4-5（2）作功能力损失
好 我们下面来学一下能量贬值
或者说功的耗散
前面我们有证明 热量从T1传到T2
这是一个不可逆过程
也就是说孤立系的熵变是大于0的
我们屏幕的右上角表示了这个过程
现在我们把这两个热量
借助于可逆热机
让它在这两个热量的温度下
和环境温度下 来分别工作
示意图画下来 是右边的这样子
T1 T2温度下的热量
中间有两个卡诺热机
下面 T0是环境温度
我们来看 这两个卡诺热机
做的功的大小
这个功的大小可以由
我们前面的卡诺循环的热效率
来进行计算
也就是说 它做的功
等于热量乘以卡诺热机的热效率
而卡诺热机的热效率就是
1减去 热源温度分之冷源温度
我们可以表示出来
而这两个功的相对大小
由于T1是大于T2的
我们可以很直观地看出来
W1是大于W2的
也就是说 同样的热量
由于所处的温度不同
它所做的功是不一样的
我们前面讲过
热量从T1传到T2
经过这样一个过程
热量的数量没有发生变化
但是通过分析 我们发现它
做出的功的大小却发生了变化 减小了
也就是说 经过前面
从T1传热到T2 这样一个不可逆过程
导致热量的做功能力下降
或者说能量贬值 或者说功的耗散
我们来看一下 做功能力损失
首先就要明确什么是做功能力
做功能力是指 以环境为基准
系统可能做出来的最大的功
最大的功一定是可逆条件下的
右侧画一个示意图 T1热源
下面 T0是环境温度的冷源
中间一个不可逆热机 用IR来表示
另外一个R 表示可逆热机
由卡诺定理我们知道
不可逆热机的热效率是小于
可逆热机的热效率的
我们现在假设 这两个热机
从高温热源吸收的热量是一样的
这样一来 不可逆热机做出的功
就要小 因为它的热效率低
对于不可逆热机 它的做功能力损失
就应该是 它相对于可逆热机
所做的功的减小量
或者说 相对于可逆热机少做的功
也就是这两个功的差值
而这个功 我们知道 等于Q1-Q2
这样我们分析下来
这个不可逆热机 它的做功能力损失
就等于Q2′-Q2
这是我们刚才推导的这个结果
我们放在屏幕的上方
我们再来看 对于不可逆热机
这个孤立系 我们来求一下它的熵变
它的熵变应该是由四部分
高温热源 低温热源 循环 功源
但是功源我们前面算了多少次
它是等于0的 熵变等于0
所以我们当然连写都不用写
熵变由三部分组成 我们再来看
对于不可逆热机循环的熵变
它是等于0的 这样一来 熵变就两部分
一个是热源的熵变 一个是冷源的熵变
热源放热 所以前面要加一个负号
这样推导出来 是这样的一个表达式
对于可逆热机 我们前面有推过
它的热效率等于1减去Q1分之Q2
也等于1减去T1分之T0
也就是说 Q1比上T1等于Q2比上T0
我们利用关系式 把上面那表达式
再进一步地进行变换
得出这样的一个结果
你再仔细看一下 孤立系的熵变
等于Q2′减去Q2除以T0
它跟我们屏幕上面表示的
做功能力损失 就等于Q2′-Q2
所以我们可以得出来
做功能力损失等于
环境温度乘以孤立系的熵变
如果说 对于每千克工质
我们用小写来表示
就是屏幕下面这两个公式
这是一个非常重要的结论
做功能力损失等于
孤立系的熵变乘以环境温度
这个是非常重要的一个结论
好 我们把这一小节的主要内容
我们来总结一下
首先是 孤立系熵增原理
孤立系总的熵变 就等于熵产
它是大于等于0的
不可逆情况下 取大于号
可逆的情况下 取等于号
如果你算下来 孤立系的熵变
是小于0的 这孤立系里面的过程
是根本不可能发生的
在这提醒大家注意一下
我们利用孤立系计算熵变的时候
热量是以孤立系中各个物体为对象的
这点一定不要搞错
第二个 做功能力损失
做功能力损失等于什么
等于环境温度乘以孤立系的熵变
用孤立系熵增原理来处理问题
还有做功能力损失计算是非常重要的
大家一定要熟练地掌握
-0-0 导引
-0-1 热能及其利用
-0-1 作业
-0-2 热能转换装置工作过程简介
-0-2 作业
-0-3 工程热力学的研究内容及方法
-0-3 作业
-0-4 工程热力学与中国能源战略及环保
-0-4 作业
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-1-1 作业
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-1-2 作业
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-1-3 作业
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-1-4 作业
-1-5 状态方程、坐标图
-1-5 作业
-1-6 准静态过程与可逆过程
-1-6 作业
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-1-7 作业
-1-8 热量与熵
-1-8 作业
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-1-9 作业
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-第1章 章节小测验
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-2-1 作业
-2-2 热力学第一定律的推论——内能
-2-2 作业
-2-3 闭口系统能量方程
-2-3 作业
-2-4 开口系统能量方程与焓
-2-4 作业
-2-5 稳定流动能量方程与技术功
-2-5 作业
-2-6 稳定流动能量方程的应用
-2-6 作业
-第2章小结
-第2章讨论习题课
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-3-1 理想气体状态方程
-3-1 作业
-3-2 比热容
-3-2 作业
-3-3 理想气体的内能、焓、熵和比热容
-3-3 作业
-3-4 理想气体比热容、内能、焓和熵的计算
-3-4 作业
-3-5 研究热力过程的目的和方法
-3-5 作业
-3-6 理想气体的等熵过程
-3-6 作业
-3-7 理想气体热力过程综合分析
--Video 3-7（2）基本过程在p-v图和T-s图上的表示
-3-7 作业
-3-8 气体的压缩
-3-8 作业
-3-9 活塞式压气机压缩过程分析
-3-9 作业
-第3章小结及讨论习题课
-第3章 章节小测验
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-4-1 热二律的表述与实质
-4-1 作业
-4-2 卡诺定理与卡诺循环
-4-2 作业
-4-3 克劳修斯不等式及熵的引出
-4-3 作业
-4-4 不可逆过程熵的变化
-4-4 作业
-4-5 孤立系统熵增原理
-4-5 作业
-4-6 熵方程及对熵的小结
-4-6 作业
-4-7 熵与不可逆及熵的物理意义
-4-7 作业
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-4-8 作业
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-5-0 作业
-5-1 活塞式内燃机动力循环
-5-1 作业
-5-2 活塞式内燃机几种循环的比较
-5-2 作业
-5-3 斯特林循环
-5-3 作业
-5-4 勃雷登循环
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-5-5 提高勃雷登循环热效率的其它途径
-5-5 作业
-5-6 动力循环的一般规律
-第5章 章节小测验
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