第五章习题答案.ppt

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1、1212isoQQSSSTT 12211 20isoTTQQSQTTTT 12TT0isoS例例 用熵增原理证明：从单一热源取热使之连续不断对用熵增原理证明：从单一热源取热使之连续不断对外做功的循环发动机是造不出来的。外做功的循环发动机是造不出来的。证明证明 假定有一从单一热源取热使之连续不断对外做功的假定有一从单一热源取热使之连续不断对外做功的循环发动机。循环发动机。T T1 1Q Q由热源和热机内的工质组成的由热源和热机内的工质组成的孤立系统的熵变量孤立系统的熵变量110isomQSSST 0isoS违背熵增原理，表明原假定是错误的。违背熵增原理，表明原假定是错误的。热机热机10isoQS

2、T 例题判断题（1） 若工质从同一初态，分别经可逆和不可逆过程，若工质从同一初态，分别经可逆和不可逆过程，到达同一终态，已知两过程热源相同，问传热量是到达同一终态，已知两过程热源相同，问传热量是否相同？否相同？相同相同初终态，初终态， s相同相同qsT =：可逆过程：可逆过程：不可逆过程：不可逆过程热源热源T相同相同RIRqqquw 相同相同 RIRwwgfsss判断题（3） 若工质从同一初态出发，一个可逆绝热过程与一若工质从同一初态出发，一个可逆绝热过程与一个不可逆绝热过程，能否达到相同终点？个不可逆绝热过程，能否达到相同终点？0s 可逆绝热可逆绝热不可逆绝热不可逆绝热0s STp1p212

3、2某热力系统经历一熵增的可逆过程，问该热力系统能否经一绝热过程回复到初态。 答：不可能。因为热力系统经历过一熵增过程后，要使热力系回复到原态，热力系必须经历一相反的过程，即熵减的过程，而绝热过程是熵变大于或等于零的过程，所以热力系经一绝热过程无法回复到初态。 从能量利用的角度，简要说明热泵供暖与电加热器取暖的优劣。 电加热供暖： 能量一次传递，供暖速度快，耗电量高；热泵供暖： 能量二次传递，（电能和外界热量 -到- 冷媒 -到- 房间），供暖速度相对慢一点儿，而由于其从外界吸收一部分热量，故而相对耗电量低一些； 循环热效率公式循环热效率公式 和和 是否完全是否完全相同相同? ?各适应于哪些场合

4、各适应于哪些场合? ? 答答: :不完全相同不完全相同. .前者适应于任何热机前者适应于任何热机, ,任何工任何工质质, ,任何循环任何循环; ;后者仅适应于可逆热机后者仅适应于可逆热机, ,卡诺循卡诺循环环. .121qqqt121TTTt思考题第六题 下列说法是否有错误：（1）循环净功Wnet愈大则循环热效率愈高；（2）不可逆循环热效率一定小于可逆循环热效率；（3）可逆循环热效率都相等，。 （1） 错。 （2） 错。应当是在同样的高温热源和低温热源之间。否则没有比较基础。 （3） 错。应当是在同样的高温热源和低温热源之间。否则没有比较基础。思考题第八题1）熵增大的过程必定为吸热过程；（2）

5、熵减小的过程必为放热过程；（3）定熵过程必为可逆绝热过程；（4）熵增大的过程必为不可逆过程；（5）使系统熵增大的过程必为不可逆过程；（6）熵产Sg0的过程必为不可逆过程。答：（1） 错。不可逆绝热过程熵也会增大。（2） 错，不准确。不可逆放热过程，当放热引起的熵减大于不可逆引起的熵增时（亦即当放热量大于不可逆耗散所产生的热量时），它也可以表现为熵略微减少，但没有可逆放热过程熵减少那么多。（3） 错。不可逆放热过程，当放热引起的熵减等于不可逆引起的熵增时（亦即当放热量等于不可逆耗散所产生的热量时），它也可以表现为熵没有发生变化。（4）错。可逆吸热过程熵增大。（5）错。理由如上。可以说：“使孤立孤

6、立系统熵增大的过程必为不可逆过程。”（6）对 思考题第九题 下述说法是否有错误：（1）不可逆过程的熵变S无法计算；（2）如果从同一初始态到同一终态有两条途径，一为可逆，另一为不可逆，则S不可逆S可逆，Sf，不可逆Sf，可逆，Sg，不可逆Sg，可逆；（3）不可逆绝热膨胀终态熵大于初态熵S2S1，不可逆绝热压缩终态熵小于初态熵S2S1;（4）工质经过不可逆循环，。 答： （1）错。熵是状态参数，只要能够确定起迄点，就可以确定熵变S。 （2）错。应为S不可逆=S可逆、Sf，不可逆Sg，可逆。因为熵是状态参数，同一初始状态和同一终了状态之间的熵差保持同一数值，与路径无关。 （3）错。不可逆绝热压缩过程

7、的终态熵也大于初态熵，S2S1。 （4）错。，因为熵是状态参数。 解解1利用克劳修斯积分式判断利用克劳修斯积分式判断因此因此,此循环能够实现此循环能够实现,且为不可逆循环且为不可逆循环.0/585. 030380097320002211KkJTQTQTQr 2 2若把此热机当制冷机使用，同样由克劳修斯积分判若把此热机当制冷机使用，同样由克劳修斯积分判断断 工质经过任意不可逆循环，克劳修斯积分必小于零，工质经过任意不可逆循环，克劳修斯积分必小于零，因此循环不能进行。因此循环不能进行。0/585. 030380097320002211KkJTQTQTQ 若使制冷循环能从冷源吸热若使制冷循环能从冷源

8、吸热800kJ，假设至少耗，假设至少耗功功Wmin，根据孤立系统熵增原理有，根据孤立系统熵增原理有Siso=0： 解得解得Wmin =1769kJ，03038009738000min221min22211WTQTWQTQTQSSSSRLHiso (2)21UU TTT21kgkJSTWiso/13244. 03000取整个容器（包括真空容器）为系统，由能量方程得知：，对绝热过程，其环境熵变kkgkJPPRPPRPPRTTCSPsys/199. 01 . 02 . 0ln287. 0lnln0lnln21121212 解解:(1):(1)可逆过程耗功为：可逆过程耗功为： 根据热力学第一定律根据热力学第一定律Q=Q=U+WU+W，理想气体定，理想气体定温过程温过程U=0U=0，所以，所以kJppTmRpppVVVpVpdVWg34.2641010ln4002871lnlnln65212112kJWQ34.2641 气体定温过程熵变为：气体定温过程熵变为： 热源熵变为：热源熵变为：KJppmRppRTTcmSggp/8 .6601010ln2871lnlnln56121212KJTQSrr/8 .6604001034.26431讲清楚为什么”-”没有了