工程热力学的焓和熵有具体明确的定义么?

工程热力学的焓和熵有具体明确的定义么?

谢邀。

听老婆大人的话,要从专业和通俗两个方面来解释才有意义。

1.专业:

想要理解焓(工程热力学里写成H),必须知道它是怎么来的。举一个简单的例子,为了一切从简,直接列出稳定流动能量方程式:

粗略地说,就是系统总能量的增量=带进系统的总能量-带出系统的总能量。

等号左边是系统吸收的总能量,等号右边5项依次是1工质内能的加,2工质动能增量,3工质势能增量,4维持工质流动的流动功,5工质推动热力设备做功。

事实上,只有等号右边235项之和(统称为技术功),是实际技术上可正常利用的。

重点来了:那么剩下的1和4项怎么办?

在工程热力学中,总会碰到1和4之和这种情况,通过理论推导(这个涉及到高等工程热力学,暂不交代了)发现他俩具有一定的物理意义。于是出现了一个新的状态参数:h.即。这就是焓的由来,其实也是焓的定义。

当1kg工质流入热力系统时,不但内部热力学能发生了变化,同时还把从外部获得的推动功pv带进了系统,因此系统中因引进1kg工质而获得的总能量是热力学能与推动功pv之和。热力设备中的工质在流动时,工质的能量变化并不等于热力学能而等于焓。所以工程中焓的应用更加广泛。

2.通俗:

Generally speaking,焓就是人为定义的一个状态参数。如果它的存在有那么点意义的话。。。就是为了计算方便而设定的,但是事实上焓、熵包括火积,都是客观上不存在的。啥鸡毛意义都是后来主观赋予的,记住就它ok了。

以上我是的愚见。敲这点字太累了。我还在忙着写论文,等我休息休息在帮你解答熵。抱歉。

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以上是分割线。

很抱歉时隔半年才来解答熵这个问题。因为我现在一直在做流体方向的研究(为毛大家都问工热而没人问我流体呢?不过问我流体我也不一定会,现在恶补CFD呢),工热已经很久没接触了,很多内容都忘了叫不准了,并且一直有点忙,各种因素综合下来,居然拖了这么久,非常抱歉。

言归正题。

1.专业:从上面可以看出,h的得出是由能量守恒的原理推导出来的——换句话说,h与热力学第一定律密切相关。那么接下来要说的熵,更是与热力学第二定律紧密联系在一起了。

说熵之前呢,交代一下简单背景:热力学第二定律的伟大之处,在于指明了热过程的方向性(不要小看方向性这个词,它的引申含义非常丰富,比如说直接表明了第二类永动机的不可实现以及热机的热效率问题等,咳,扯远了)。对于热力学第二定律有三种比较有名(也是一般学工热应该掌握的)的表述方式:1.喀喇氏(Caratheodory)表述。2.开尔文表述。3.克劳修斯表述。咱们说的熵(熵也有很多推导方法),其实就是克劳修斯首先提出的。由于时间和篇幅限制,这里简略说一下应用卡诺定理及克劳修斯法如何推导处熵:根据卡诺定理,在相同温度的高温热源和相同温度的低温热源之间工作的一切可逆循环,其热效率都相等,与可逆循环的种类无关,与采用哪种工质也无关。(原谅我偷懒,在度娘上找了一个图大致对付一下,大家对付着理解就行了,可以自己搜搜度娘,卡诺定理的推导过程我就不交代了)

移项,改用绝对值, (如果计算,就必须用代数值,加入正负号。别问我为啥用绝对值,往下看!)

由于是用卡诺循环推导,所以无数个微元卡诺循环之和可表示为:

......(1)(接着上面的括号,这回知道为什么要用绝对值了么???这回知道为什么方向性那么重要了么???)

上面得到的积分称为克劳修斯积分。

根据状态函数的数学特性可知被积函数是某个状态参数的全微分。所以克劳修斯将这个“某个状态参数”定名为熵(entropy)。

因此令......(2),其中表示可逆过程换热量,为热源温度。

由等式(1)和(2)可得到:

即: 正好符合状态参数的性质。

以上就是熵的由来。

熵的物理意义,我看下面的答案说的都挺好的。我就不累述了。

至于熵的应用,,,学到后来你就知道了,焓和熵遍地都是,慢慢体会吧。

2.通俗:

我还记得研究生阶段的高等工热老师说过一句话:你要不知道熵是什么意思干嘛用的,你就记住就行了!!!

这句话送给迷茫的你们,和我自己。

敲这点东西真的很费劲很费时间,解答完毕了,谢谢。