化工生产中的传热、传质、化学反应，气体压缩与膨胀，液体混合等都属于此情况。由于体系与外界有大量热和轴功的交换，动能、位能变化可忽略不计。方程简化为：AH=Q-W.或Ah=q-Wa(1)有大量热、无轴功交换，W=0AH=Q,Ah=q此式表明体系的变等于体系与环境所交换的热量，这是对稳流体系做热量衡算的基本关系式，可用于换热器热量衡算（冷凝器、蒸发器、冷却器等，化原中热衡算说法不严格，应是通过恰的衡算计算出热)。（2)无热交换（绝热）Q=0方程为：△H=-W或△h=-W用于压缩机（消耗功）、透平（产生功）及泵等的轴功计算。当知道工作流体通过设备时进、出口状态下的恰值，即可求得该设备的轴功。例6-3【本讲课程的小结】今天我们主要介绍了（1）闭系能量平衡方程。（2）开系能量平衡方程及在各种特定条件下的应用。【本讲课程的作业】P2716-4,6-5,6-22.复习开系稳流过程能量平衡方程式及应用。6
6 化工生产中的传热、传质、化学反应，气体压缩与膨胀，液体混合等都属于此情况。由于体 系与外界有大量热和轴功的交换，动能、位能变化可忽略不计。 方程简化为： ΔH= Q- Ws或Δh= q- ws ⑴有大量热、无轴功交换，Ws＝０ ΔH= Ｑ，Δh=q 此式表明体系的焓变等于体系与环境所交换的热量，这是对稳流体系做热量衡算的基本关系 式，可用于换热器热量衡算（冷凝器、蒸发器、冷却器等，化原中热衡算说法不严格，应是通过 焓的衡算计算出热）。 ⑵无热交换（绝热）Ｑ＝０ 方程为：ΔH= -Ws或Δh= -ws 用于压缩机（消耗功）、透平（产生功）及泵等的轴功计算。当知道工作流体通过设备时进、 出口状态下的焓值，即可求得该设备的轴功。 例 6－３ 【本讲课程的小结】今天我们主要介绍了（1）闭系能量平衡方程。（2）开系能量平衡方程及在 各种特定条件下的应用。 【本讲课程的作业】P2716-4,6-5,6-22.复习开系稳流过程能量平衡方程式及应用
课程名称：《化工热力学》第周，第12讲次摘要第六章化工过程的能量衡算第二节热力学第二定律及其应用授课题目（章、节）本讲目的要求及重点难点：【目的要求】通过本讲课程的学习，掌握热力学第二定律的数学表达式及意义。摘的意义及热源、功源和热机的概念。摘流、摘产生概念。各系平衡式及应用。【重点】各体系摘平衡式及应用，摘流及摘产生意义及计算。【难点】各体系摘平衡式及应用。内容【本讲课程的引入】热力学第二定律及其应用是热力学的重要组成部分，因为所有的热力学循环（功热转换）过程的分析都是基于热力学第二定律。在物化中已经详细讨论了封闭体系的热力学第二定律，所以在本章主要是在阐明摘的概念的基础上，建立散开体系熵平衡式。另外还要介绍热力学图表及其应用及对蒸汽动力循环及冷冻循环的热力学分析。关于应用熵函数对其他有关过程的分析计算在以后有关章节中介绍。。【本讲课程的内容】$6-2.热力学第二定律自发过程具有一定的方向性，这是一个自然规律。但这个规律直到十九世纪在研究如何提高热机效率的过程中才被人认识，并制定为热力学第二定律。对于第二定律有几种等价的表述：(1)有关热流方向的表述：1850年克劳休斯：热不可能自动的从低温物体传给高温物体。这里“自动”的含义是指无需消耗外功就能实现的意思。(2)有关循环过程的表述：1851年开尔文：不可能从单一热源使之完全变成有用功，而不引起其他变化。此说法是利用热为能源来获得功的经验总结。他并没有说热不能完全变为有用功，而是强调从单一热源和不引起其他变化的条件不可能。因此也可表述为“第二类永动机是不可能实现的”。即一种从单一热源吸热完全变为有用功又无其他变化的机器。(3)有关摘的表述：孤立体系的摘只能增加，或达到极限时保持恒定孤立体系与环境间无热量交换：△S≥0不可逆（可逆）孤立体系热力学第二定律表述式（6-14）7
课程名称：《化工热力学》 第 周，第 12 讲次 摘 要 授课题目（章、节） 第六章 化工过程的能量衡算 第二节 热力学第二定律及其应用 本讲目的要求及重点难点： 【目的要求】通过本讲课程的学习，掌握热力学第二定律的数学表达式及意义。熵的意义及热源、功源 和热机的概念。熵流、熵产生概念。各系熵平衡式及应用。 【重 点】各体系熵平衡式及应用，熵流及熵产生意义及计算。 【难 点】各体系熵平衡式及应用。 内 容 【本讲课程的引入】热力学第二定律及其应用是热力学的重要组成部分，因为所有的热力学循 环（功热转换）过程的分析都是基于热力学第二定律。在物化中已经详细讨论了封闭体系的热 力学第二定律，所以在本章主要是在阐明熵的概念的基础上，建立敞开体系熵平衡式。另外还 要介绍热力学图表及其应用及对蒸汽动力循环及冷冻循环的热力学分析。关于应用熵函数对其 他有关过程的分析计算在以后有关章节中介绍。 【本讲课程的内容】 §6-2.热力学第二定律 自发过程具有一定的方向性，这是一个自然规律。但这个规律直到十九世纪在研究如何提 高热机效率的过程中才被人认识，并制定为热力学第二定律。对于第二定律有几种等价的表述： ⑴有关热流方向的表述 ： 1850 年克劳休斯：热不可能自动的从低温物体传给高温物体。这里“自动”的含义是指无 需消耗外功就能实现的意思。 ⑵有关循环过程的表述 ： 1851 年开尔文：不可能从单一热源使之完全变成有用功，而不引起其他变化。此说法是 利用热为能源来获得功的经验总结。他并没有说热不能完全变为有用功，而是强调从单一热源 和不引起其他变化的条件不可能。因此也可表述为“第二类永动机是不可能实现的”。即一种 从单一热源吸热完全变为有用功又无其他变化的机器。 ⑶有关熵的表述： 孤立体系的熵只能增加，或达到极限时保持恒定。 孤立体系与环境间无热量交换： S 0 不可逆 （可逆） 孤立体系热力学第二定律表述式（6-14） 7
封闭体系用总摘表示：即体系与环境构成孤立体系。AS,=(ASg+ASm）≥0不可孤立体系热力学第二定律另一种表达式（6-15）可逆热力学第二定律和热力学第一定律一样，不能从任何更普遍的规律中推导出来，它只是对大量事实的概括。虽然我们不能直接验证第二定律各种说法的正确性，但整个热力学发展过程已表明它的一切推论都符合于客观实际，因此可以肯定热力学第二定律是反映客观规律的真理。在进行摘的讨论前，介绍几个概念。热源一一是一个具有很大热容量的物系。它即可以作为取出热量的热源，又可作为接受热量的热阱，不论从中取出热还是投入热，其温度不变，因此热源里的过程为可逆过程。功源一—是一种可以做功或接受功的装置。功源与外界只有功交换而无热量或质量交换。可逆绝热过程：△S,=△S功源=0功源无摘变。热机——种产生功并将高温热源的热量传递给低温热源的一种机械装置。W热效率——热转化为功的效率。n=（过程获得的功与投入的热之比）Q热力学中两个非常重要的并有一定物理意义的宏观热力学性质，一是内能，二是。内能是与体系内部微观粒子运动的能量发生联系的热力学性质。摘是与体系内部分子运动混乱程度发生联系的热力学性质。摘值小的状态对应与比较有序的状态，嫡值大的状态对应与比较无序的状态。体系中分子的构型越复杂，体系中微粒的运动形态越多样，或者说体系中微粒的混乱度越高，则值越大，因此玻尔兹曼提出摘与热力学几率的关系为：S=klnQ2-—热力学几率k——玻尔兹曼常数孤立体系的增与不可逆由AS,=(ASsm+AS.)≥0否可遵可知。孤立体系的辅只能增加，即筛增原理。仅以可逆两个热源中的热量传递说明孤立体系的摘增与不可逆性的关系。1、有热量传递不做功。设：两个热源之间作用有一循环装置。取该循环装置为体系，两个热源为外界环境，循环装置从温度为T,的热源吸收热量91，并向温度T,为的热源放热Q2
封闭体系用总熵表示：即体系与环境构成孤立体系。 可逆 不可逆 ( 0) t sys SSS sur 孤立体系热力学第二定律另一种表达式（6-15） 热力学第二定律和热力学第一定律一样，不能从任何更普遍的规律中推导出来，它只是对 大量事实的概括。虽然我们不能直接验证第二定律各种说法的正确性，但整个热力学发展过程 已表明它的一切推论都符合于客观实际，因此可以肯定热力学第二定律是反映客观规律的真 理。在进行熵的讨论前，介绍几个概念。 热源——是一个具有很大热容量的物系。它即可以作为取出热量的热源，又可作为接受热量的 热阱，不论从中取出热还是投入热，其温度不变，因此热源里的过程为可逆过程。 功源——是一种可以做功或接受功的装置。功源与外界只有功交换而无热量或质量交换。可逆 绝热过程： t SS 功源 0 功源无熵变。 热机——种产生功并将高温热源的热量传递给低温热源的一种机械装置。 热效率——热转化为功的效率。 Q W T （过程获得的功与投入的热之比） 热力学中两个非常重要的并有一定物理意义的宏观热力学性质，一是内能，二是熵。内能 是与体系内部微观粒子运动的能量发生联系的热力学性质。熵是与体系内部分子运动混乱程度 发生联系的热力学性质。熵值小的状态对应与比较有序的状态，熵值大的状态对应与比较无序 的状态。体系中分子的构型越复杂，体系中微粒的运动形态越多样，或者说体系中微粒的混乱 度越高，则熵值越大，因此玻尔兹曼提出熵与热力学几率的关系为： kS ln — —热力学几率 k——玻尔兹曼常数 一.孤立体系的熵增与不可逆 由 可逆 不可逆 ( 0) t sys sur SSS 可知。孤立体系的熵只能增加，即熵增原理。仅以 两个热源中的热量传递说明孤立体系的熵增与不可逆性的关系。 1、有热量传递不做功。 设：两个热源之间作用有一循环装置。取该循环装置为体系，两个热源为外界环境，循环 装置从温度为 的热源吸收热量 ，并向温度 为的热源放热 。 T1 Q1 T2 Q2 8
T1T1热源高温源QIQHT1>T2ISCR循环IQ1} = |Q2l装置源Q2JQL热源低德源T212两个热源之间的传热工作于两个热源之间的热机由于循环装置不对外做功。Ws(R)=0。即无轴功交换，但有热量交换过程△H=Q热力学第一定律：△H=9+Q,=0ASx=0热力学第二定律：（AS+ASsu）≥04Sm=---10)(:91^0 ,Q2 <0)2TT所以，只考虑两个热源的情况下，由第二定律得l云-≥0不可逆（可逆）TT任何传热过程都必须满足上式，否则无法实现。因此，由上式可知，T，必须小于T，传热才能自发的进行，因此表明热只能自发的由高温热源传向低温热源，反方向是不可能的。由此证明克劳修斯叙述的正确性。由上式可看出(T，-T）差越小不可逆性越小，但传热速度越慢。当（T一工）越接近于零，传热过程越接近可逆，则嫡增也接近于零，这是极限情况。2.即有热量传递又做功；若在两个热源之间接一可逆热机，将热机视为体系，从高温热源吸热并对外做功，同时将一部分热传给低温热源。由热力学第一定律可得：AH=Q-Ws(R)=0Ws(R) =Qn +QL(+)(+)(-)由热力学第二定律：可逆过程：（ASs+ASsr）=0循环过程：AS=09
两个热源之间的传热 工作于两个热源之间的热机 由于循环装置不对外做功。 。即 W RS )( 0 无轴功交换，但有热量交换过程 QH 热力学第一定律： 0 QQH 21 热力学第二定律：( 0) sys SS sur Ssys 0 ) 11 ( 12 1 2 2 1 1 TT Q T Q T Q T Q Ssur 0( ， Q1 )0 Q2 所以，只考虑两个热源的情况下，由第二定律得 0) 11 ( 12 1 TT Q 不可逆（可逆） 任何传热过程都必须满足上式，否则无法实现。因此，由上式可知， 必须小于 ，传 热才能自发的进行，因此表明热只能自发的由高温热源传向低温热源，反方向是不可能的。由 此证明克劳修斯叙述的正确性。由上式可看出 T2 T1 )( TT 21 差越小不可逆性越小，但传热速度越慢。 当 越接近于零，传热过程越接近可逆，则熵增也接近于零，这是极限情况。 )( TT 21 ⒉即有热量传递又做功； 若在两个热源之间接一可逆热机，将热机视为体系，从高温热源吸热并对外做功，同时将 一部分热传给低温热源。 由热力学第一定律可得： WQH RS )( 0 RS )( QQW LH （+） （+） （-） 由热力学第二定律：可逆过程：( 0) sys SS sur 循环过程： Ssys 0 9