热一律和热二律的Ex含义
热一律： 一切过程， Ex+An总量恒定
热二律：
由An转换为Ex不可能
在可逆过程中，Ex保持不变 在不可逆过程中， 部分Ex转换为An
Ex损失、作功能力损失、能量贬值
Degradation of energy
任何一孤立系， Ex只能不变或减少， 不能增加—— 孤立系Ex减原理
Degradation of energy
任何一孤立系， Ex只能不变或减少， 不能增加—— 孤立系Ex减原理
Decrease of exergy principle
The exergy of an isolated system during a process always decrease or, in the limiting case of a reversible process, remains constant.
p0 w2
三种不同品质的能量
1、可无限转换的能量 （Ex）
理论上可以完全转换为功的能量 高级能量 如：机械能、电能、水能、风能
2、不能转换的能量 （An）
理论上不能转换为功的能量 如：环境（大气、海洋）
3、可有限转换的能量 （Ex+An）
理论上不能完全转换为功的能量 低级能量 如：热能、焓、内能
Ex与An
电磁学，分子运动论 热二律，比热商， 麦克斯韦妖
麦克斯韦妖
1929 年 ， 匈 牙 利 物 理 学 家 西 拉 德 (L. Szilard)发现，小妖至少需要 一个温度与环境不同的光源照亮 分子，才能获得所需的分子速度 信息，正由于获取信息时的能量 付出，才达到了系统熵减少的效 果。
小精灵(麦克斯韦妖) 把守住气体容器内隔 板上的一个小门，假 设隔板绝热，小门没 有摩擦。小精灵可以 判断分子运动速度， 他只允许左侧运动速 度高的分子到右侧， 这样无需作功，经过 一段时间可达到使左 侧温度降低并使右侧 温度升高的效果。孤 立系统的熵减少了。
ExQ AnQ
S
热量的Ex与An的说明
1、Q中最大可能转换为功的部分，就是ExQ
2、 ExQ = Q-T0S = f (Q ,T,T0 )
Q ,T0一定，T ExQ T一定，Q ExQ
T
3、单热源热机不能作功 T=T0, ExQ=0
4、Q 一定，不同 T 传热, T0 Ex 损失，作功能力损 失
ExQ Ex损
第五章
热力学第二定律
Second Law of Thermodynamics
作业
5－17 5－20
熵和热力学第二定律所遇到的诘难
吉布斯佯谬(同种气体混合的熵增问题) 热寂说(Siso≥0) 麦克斯韦妖 …...
James Clerk Maxwell
J.C. 麦克斯韦
（1831-1879） 英国
500 K
100 kJ
Wmax
100 kJ
1
293 1000
100
70.7kJ
Wmax
1
293 500
100
41.4kJ
293 K
293 K
哪个参数才能正确评价能的价值
焓
p1
p2
h1 = h2
w1 > w2
w1
w2
哪个参数才能正确评价能的价值
内能
u1 = u2 w1 > w2
真空
p0 w1
卡诺循环的功
T
ExQ
1
T0 T
Q
T
T0 T
T
S
T T0 S Q T0S
T ExQ
AnQ Q ExQ T0S
T0
AnQ
Q ExQ AnQ
热量的Ex与An
2、变温热源下的 Q
微元卡诺循环的功
T
ExQ
1
T0 T
QQ T0Fra bibliotekQT
Q
T0S
T0
AnQ T0S
Q ExQ AnQ
1
293 1000
100
70.7kJ
Wmax
1
293 500
100
41.4kJ
T0=293 K
T0=293 K
热一律和热二律的Ex含义
热一律： 一切过程， Ex+An总量恒定
热二律：
由An转换为Ex不可能
在可逆过程中，Ex保持不变 在不可逆过程中， 部分Ex转换为An
Ex损失、作功能力损失、能量贬值
AnQ
失
S
§5－7 Ex及其计算
哪个参数才能正确评价能的价值
热量、焓、内能
不能
火用 Ex —— 作功能力
三种不同品质的能量
1、可无限转换的能量 （Ex）
理论上可以完全转换为功的能量 高级能量 如：机械能、电能、水能、风能
2、不能转换的能量 （An）
理论上不能转换为功的能量 如：环境（大气、海洋）
热量的Ex与An
1、恒温热源 T 下的 Q
ExQ: Q中最大可能转换为功的部分
卡诺循环的功
T
ExQ
1
T0 T
Q
T
T0 T
T
S
T T0 S Q T0S
T ExQ
AnQ Q ExQ T0S
T0
AnQ
Q ExQ AnQ
热量的Ex与An
2、变温热源下的 Q
微元卡诺循环的功
3、可有限转换的能量 （Ex+An）
理论上不能完全转换为功的能量 低级能量 如：热能、焓、内能
Ex与An
Ex的定义
Ex作功能力
在环境条件下，能量中可转换为有用功的最高
份额称之为该能量的Ex。
热力系只与环境相互作用，从任意状态可逆地 变化到与环境相平衡状态时，作出的最大有用
功，称为该热力系的Ex。
能量中除了 Ex 的部分，就是 An
Ex的定义
Ex作功能力
当系统由一任意状态可逆地变化到与给定环境 相平衡的状态时，理论上可以无限转换
为任何其它能量形式的那部分能量，称为Ex
功
100%相互转换
能量中除了 Ex 的部分，就是 An
Ex ——作功能力
环境一定，能量中最大可能转换为功的部分
1000 K
500 K
100 kJ
Wmax
100 kJ
§5－7 Ex及其计算
如何评价能量价值???
1956，I. Rant I. 郎特
Energy
Exergy 东南大学夏彦儒教授 翻译 火用
Anergy
Available Energy 可用能
Availability
可用度
火无 Unavailable energy
哪个参数才能正确评价能的价值
热量
1000 K
In other words, it never increase and exergy is destroyed during an actual process.
任何一孤立系， Ex只能不变或减少， 不能增加—— 孤立系Ex减原理
热量的Ex与An
1、恒温热源 T 下的 Q
ExQ: Q中最大可能转换为功的部分