5. II zasada termodynamiki

5.1. Jednokierunkowość przemian







1-2





















1-2







Zjawisko odwrotne, choć
spełnia wymogi I zasady
termodynamiki, zajść nie
może

•wszystkie zjawiska w przyrodzie są
nieodwracalne

(jednokierunkowe)

•powrót do stanu początkowego pociąga za
sobą zmiany w

otoczeniu

•zjawiska odwracalne są swego rodzaju
„punktem

odniesienia”

•zjawiska są w różnym stopniu nieodwracalne

•im bardziej spontanicznie i gwałtownie
przebiega

zjawisko, tym trudniej

przywrócić układ do stanu
początkowego (tym bardziej nieodwracalny jest

proces)

Wnioski:

W pobliżu każdego stanu układu
znajdują się stany nieosiągalne na
drogach adiabatycznych.

II Zasada Termodynamiki:

Są to właśnie stany, które były stanami
wyjściowymi adiabatycznych przemian
nieodwracalnych, które skończyły się w
rozpatrywanym stanie. Układ
nieadiabatyczny można łatwo sprowadzić
do układu adiabatycznego jak pokazano to
przy sformułowaniu I zasady
termodynamiki.

•istnieje nowa, jednoznaczna funkcja
stanu,

zwana entropią S

•obowiązuje zasada wzrostu entropii
będąca

matematycznym, a

zarazem jedynym
użytecznym, sformułowaniem II zasady

termodynamiki

Wnioski:

Entropia wszystkich ciał
uczestniczących w procesie jest
funkcją niemalejącą.

5.2. Entropia

Różniczka niezupełna ciepła całkowitego dQ

posiada czynnik całkujący, który zamienia ją w
różniczkę zupełną jednoznacznej funkcji stanu
zwanej entropią.

d 

jest różniczką zupełną

 





d 

















zależy od parametrów

układu. Jeśli s=s(T,p)





















































































































































Jednocześnie:







































zależy od parametrów

układu. Jeśli s=s(T,v)

















































































































































Jednocześnie:







































Podobnie jak przy obliczaniu energii wewnętrznej
i entalpii, obliczanie entropii polega na całkowaniu
jej różniczki od stanu odniesienia do danego stanu.



















lub

Ciecze i ciała stałe:























Gazy doskonałe i półdoskonałe:

































d 











d 

































5.3. Zasada wzrostu entropii

Dla każdego rzeczywistego zjawiska nieodwracal-
nego suma przyrostów entropii wszystkich ciał
uczestniczących w zjawisku jest nieujemna:













Procesy nieodwracalne

Procesy odwracalne

Procesy niemożliwe



źrd

źrw

źrw

źrd

























źr



źrd

źrw















źr

Wykres pasmowy



źr















źr















źr

S 

















źr













źr







5.4. Szczególne przypadki II zasady

termodynamiki

Silniki cieplne





























Termodynamiczna skala

temperatur































max



600

300









1200

300













Przykład:

















Przykład:

T 

T 

Proces samorzutny

Proces odwracalny

Ziębiarka

































Ziębiarka odwracalna



























Pompa ciepła





























Pompa ciepła odwracalna



























5.5. Skutki i elementy nieodwracalności

zjawisk

Dla silników cieplnych













max















Dla ziębiarek i pomp ciepła

min



























Prawo Gouy’a - Stodoli













Elementy nieodwracalności zjawisk

Egzergia służy wartościowaniu
energii - maksymalna praca
użyteczna jaką można uzyskać w
danych warunkach otoczenia.

•Tarcie - ciepło tarcia bezpowrotnie
odpływa do otoczenia

•Przepływ ciepła - zawsze w kierunku
spadku temperatury

•Mieszanie (dyfuzja)

•Spontaniczne reakcje chemiczne

źr

























Sprawność egzergetyczna

Document Outline

Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 33
Slide 34