建设工程知识

绝热系统不可逆特点

绝热系统的不可逆变化

我们认为一个热力学上的孤立系统，也称为绝热系统，在熵变规律方面，其行为和孤立系统一样，也就是说，如果一切交换都不是可逆的，则熵增加。

设（

）为由系统（S）和一个或数个热源组成的体系。如只在（S）与热源之间可以交换热量，整个体系就是一个绝热体系。

绝热系统单热源的过程

如系统（S）只与一个温度为

的热源进行热交换，则它所进行的过程叫做单热源过程，当此热源传给（S）热量

时，可以设想一个可逆过程，在此过程中它吸收的热量，以此来计算其熵变：

。

如果（S）的熵变为dS，则总体系的熵变应为正：

→

。

如果在一过程中热源输送了热量Q，系统（S）的熵变为

，则有：

如果过程是闭合的，则（S）经历一单热源循环，这时就有在（S）的这一循环过程中

W Q=0. Q0

借助于单一热源不可能“产生”功。

如果过程是准静态的，

，因而Q和W均为零。

绝热系统双热源循环

如果系统（S）经历一个闭合过程，在此过程中它与两个温度恒为

与

的热源

与

交换热量，我们就说它经历了一个双热源循环。

双热源循环包含四段过程：

其中有两段是系统（S）先于

，然后与

接触的过程，它们由两段绝热过程分开，系统就是通过这两个绝热过程从与一个热源接触过渡到与另一热源接触。我们注意到，准静态双热源循环就是卡诺循环。

如果温度为

和

的热源以不可逆的方式将热量

与

传给系统（S），则它们的熵变为

和

；

（S）由于经历了一个循环过程，其熵变为零，这三者组成的总体系的熵变应为正：

，即

（克劳修斯不等式）。

热机的情形：热机的效率为

即

，这是因为在这个循环中

.热机从高温热源

吸收热量，

为正，克劳修斯不等式可写为

，即

.

是热机在作准静态循环时的效率

，因此

。 2100433B

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