工程热力学思考题及答案 第 五 章.pdf

1 沈维道 将智敏 童钧耕 工程热力学 课后思考题答案 工程热力学思考题及答案工程热力学思考题及答案 第 第 五五 章章 热力学第二定律热力学第二定律 1 热力学第二定律能否表达为 机械能可以全部变为热能 而热能不可能全部变为机械能 这 种说法有什么不妥当 答 不能这样表述 表述不正确 对于可逆的定温过程 所吸收的热量可以全部转化为机械能 但 是自身状态发生了变化 所以这种表述不正确 2 自发过程是不可逆过程 非自发过程必为可逆过程 这一说法是否正确 答 不正确 自发过程是不可逆过程是正确的 非自发过程却不一定为可逆过程 3 请给 不可逆过程 一个恰当的定义 热力过程中有哪几种不可逆因素 答 一切非准静态过程都是不可逆过程 不可逆因素有 摩擦 不等温传热和不等压做功 4 试证明热力学第二定律各种说法的等效性 若克劳修斯说法不成立 则开尔文说也不成立 答 热力学第二定律的两种说法反映的是同一客观规律 自然过程的方向性 是一的 只要 一种表述可能 则另一种也可能 假设热量 Q2 能够从温度 T2 的低温热源自动传给温度为 T1 的高温热源 现有一循环热机在两热源 间工作 并且它放给低温热源的热量恰好等于 Q2 整个系统在完成一个循环时 所产生的唯一效 果是热机从单一热源 T1 取得热量 Q1 Q2 并全部转变为对外输出的功 W 低温热源的自动传热 Q2 给高温热源 又从热机处接受 Q2 故并未受任何影响 这就成了第二类永动机 违反了克劳 修斯说法 必须违反了开尔文说法 反之 承认了开尔文说法 克劳修斯说法也就必然成立 5 1 循环净功 Wnet愈大则循环效率愈高 2 不可逆循环的热效率一定小于可逆循环 的热效率 3 可逆循环的热效率都相等 1 2 1 T T t 6 循环热效率公式 1 21 q qq t 和 1 21 T TT t 是否完全相同 各适用于哪些场合 答 这两个公式不相同 1 21 q qq t 适用于任何工质 任何循环 1 21 T TT t 适用于任何工质 卡诺循环 7 与大气温度相同的压缩空气可以膨胀做功 此事实是否违反了热力学第二定律 答 不违反热力学第二定律 对于理想气体的定温过程 从单一热源吸热并膨胀做功 工质的状态 发生了变化 所以不违反热力学第二定律 2 8 下列说法是否正确 1 熵增大的过程必定为吸热过程 2 熵减小的过程必为放热 过程 3 定熵过程必为逆绝热过程 9 下列说法是否有错误 1 熵增大的过程必为不可逆过程 2 使系统熵增大的过程必为不可逆过程 3 熵产 0 g s 的过程必为不可逆过程 4 不可逆过程的熵变 s 无法计算 5 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 可逆不可逆 SS 可逆不可逆 ff SS 可逆不可逆 gg SS 是否正确 答 可逆不可逆 SS 可逆不可逆 ff SS 6 不可逆绝热膨胀的终态熵大于初态熵 S2 S1 不可逆绝热压缩的终态熵小于初态熵 S2S1不可逆绝热压缩的终态熵也大于初态熵 S2 S1 7 工质经过不可逆循环有 0 0 r T q ds 答 工质经过不可逆循环有 10 从点 a 开始有两个可逆过程 定容过程 a b 和定压过程 a c b c 两点在同一条绝热线上 问 ba q 和 ca q 哪个大 并在 T s 上表示过程 a b a c 及 ba q ca q 答 由图 5 2 可知 caba qq 知 caba qq ba q 为 1 a b 2 1 的面积 ca q 为 1 a c 2 1 的面积 11 某种理想气体由同一初态经可逆绝热压缩和不可逆绝热压缩两种过程将气体压缩到相同的终 压 在 p v 图和 T s 图上画出两过程 并在 T s 图上画出两过程的技术功及不可逆过程的用损失 答 由同一初态经可逆绝热压缩和不可逆绝热压缩两种过程到相同终压如 5 3 图示 21 1 212 0 ppp t t qTTcTTch hwq whq 所以绝热过程 0 0 r T q ds 3 由 5 4 图可知 可逆绝热压缩过程的技术功为面积 1 2T j m 1 不可逆绝热压缩过程的技术功为面 积 1 2 T f m 1 不可逆过程的用损失为面