西安建筑科技大学：《工程热力学 Engineering Thermodynamics》课程双语教学资源（PPT课件讲稿）第五章 热力学第二定律 The Second Law of Thermodynamics

一回顾( Rev iew) 热力学第一定律 (The First Law of Thermodynamics) 能量守恒与转换定律 能量之间数量的关系

热力学第一定律 （The First Law of Thermodynamics) 能量守恒与转换定律 能量之间数量的关系 回顾(Review)

a process must satisfy the first law of Thermodynamics to occur. (一个过程必须满足热力学第一定律才能发生) ◆是否满足能量守恒与转换定律的过程一定都能自动发生? Satisfying the first law alone does not ensure that the process will actually take place. 但是,满足热力学第一定律的过程未必都能发生)

◆ 是否满足能量守恒与转换定律的过程一定都能自动发生? ◆ A process must satisfy the first law of Thermodynamics to occur. (一个过程必须满足热力学第一定律才能发生) ◆ Satisfying the first law alone does not ensure that the process will actually take place. (但是，满足热力学第一定律的过程未必都能发生）

Chapter 5.The Second Law of Thermodynamics (第五章热力学第二定律) 45.1自发过程的方向性) The Direction of Spontaneous Process 45.2热力学第二定律的表述 Statement of the second law of Thermodynamics 5.3卡诺循环与卡诺定律 Carnot cycle and Carnot Theorem 5.4熵、熵增原理及熵方程 Entropy the increase principle of Entropy and Entropy Equation 45.5熵的意义及应用 Significance of Entropy and its application

5.1自发过程的方向性） The Direction of Spontaneous Process 5.2热力学第二定律的表述 Statement of the Second Law of Thermodynamics 5.3卡诺循环与卡诺定律 Carnot cycle and Carnot Theorem 5.4熵、熵增原理及熵方程 Entropy, The increase principle of Entropy and Entropy Equation 5.5熵的意义及应用 Significance of Entropy and its application Chapter 5.The Second Law of Thermodynamics （第五章 热力学第二定律）

5.1 Spontaneous Process(自发过程) 过程的方向性 温差传热( Heat transfer under temperature difference) Qa=QE V A B Q↑TA>Tp,aA-B× QB ●自由膨胀( Free Expansion t=-------------- U1=U2 B U1=U2 温差传热和自由膨胀均为不平衡势差推动下的非准静态过程,也即不可逆过程

过程的方向性 ⚫ 温差传热 (Heat Transfer under temperature difference) ⚫ 自由膨胀 (Free Expansion) A B TA> TB, A B QA QB U1=U2 QA= QB QA= QB U1=U2 √ × √ × §5.1 Spontaneous Process （自发过程） 温差传热和自由膨胀均为不平衡势差推动下的非准静态过程,也即不可逆过程

摩擦生热 U2=U1+mc2/2 U1=U2+mc2/2 电容一电阻电路

⚫ 摩擦生热 ⚫ 电容－电阻电路 U2=U1+mc2/2 U1=U2+mc2/2

自发过程的方向性 (Direction of Spontaneous Process) 自发过程:不需要任何外界作用而自动进行的过程。 Such as(例如:) a heat transfer driven by finite temperature difference(有限温差传热) b, work is converted into heat by friction 通过摩擦功转变为热) C Free or unrestrained expansion (空气向真空自由膨胀) d. Mixing process of different substances (不同的流体混合)

自发过程的方向性 (Direction of Spontaneous Process) 自发过程：不需要任何外界作用而自动进行的过程。 Such as (例如：) a. heat transfer driven by finite temperature difference (有限温差传热) b. work is converted into heat by friction (通过摩擦功转变为热) c. Free or unrestrained expansion (空气向真空自由膨胀)。 d. Mixing process of different substances (不同的流体混合)

自发过程的方向性 Direction of Spontaneous Process) 自发过程只能沿某一方向进行,而不能反向自动发生 自然界自发过程都具有方向性 摩擦生热 功量 100热量 发电厂 功量 热量放热 40% 自发过程具有方向性、条件、限度

自发过程的方向性 (Direction of Spontaneous Process) 功量 自发过程具有方向性、条件、限度 摩擦生热 热量 100% 热量 发电厂 功量 40% 放热 自发过程只能沿某一方向进行，而不能反向自动发生 自然界自发过程都具有方向性

3热力学第二定律的任务 Essence of the second law of Thermodynamics 自然界过程的方向性表现在不同的方面 能不能找出共同的规律性? 能不能找到一个判据? 热力学第二定律 研究过程的方向性和补偿限

3.热力学第二定律的任务 Essence of the Second Law of Thermodynamics 能不能找出共同的规律性? 能不能找到一个判据? 自然界过程的方向性表现在不同的方面 热力学第二定律 研究过程的方向性和补偿限

85.2 Statement and essence of the Second Law of Thermodynamics (热力学第二定律的表述和实质) 热二律的表述有60-70种 传热 热功转换 1850年 1851年 克劳修斯表述开尔文一普朗克表述 热量传递的角度热功转换的角度

§5.2 Statement and Essence of the Second Law of Thermodynamics （热力学第二定律的表述和实质） 热二律的表述有 60-70 种 传 热 热功转换 1851年 开尔文－普朗克表述 热功转换的角度 1850年 克劳修斯表述 热量传递的角度

1.克劳修斯表述 Clausius statement 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

1. 克劳修斯表述 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. Clausius statement