第5章 热力学第二定律.doc

希望同学们不要全部照抄，对照答案认真写，我也是在网上找的答案，答案可能有错，加油、图片是后五题的截图第5章 热力学第二定律5.1 已知状态p1=0.2MPa，T1=300K的1kg空气，向真空容器作绝热自由膨胀，终态压力为p2=0.1MPa。求作功能力损失AL。（设环境温度为T0=290K）解: 5.2 三个刚性物体A、B、C组成的封闭绝热系统，其温度分别为TA=200K、TB=400K、TC=600K，其热容量(mc)分别为(mc)A=10J/K、(mc)B=4J/K、(mc)C=6J/K。试求：三个物体直接接触传热达到热平衡时的温度Tx，并求此过程封闭绝热系统相应的总熵变；三个物体经可逆热机而达到热平衡时的温度Tm，及此过程所完成的总功量Wnet。解： 能量平衡方程： 设过程中，A,B,C温度分别为A的熵变： B的熵变：C的熵变：A的总熵变：B的总熵变：C的总熵变：5.3 一台在恒温热源T1 和T0 之间工作的热机HE，作出的循环净功 Wnet 正好带动工作于TH和T0 之间的热泵HP，热泵的供热量QH用于谷物烘干。已知T1=1000K，TH=380K， T0=290K，Q1=100kJ。若热机效率t=45%，热泵制热系数 H=3.5，求：热泵的供热量QH；设HE和HP都以可逆机代替，求此时的QH；计算结果QHQ1，表示冷源中有部分热量传入温度为TH的热源，此复合系统并未消耗机械功而将热量由T0传给了TH，是否违背了第二定律？为什么？解： 这并不违背热力学第二定律，以(1)为例，包括热源，冷源，热机，热泵的一个热力系统并不消耗外功，但是，就是说虽然经过每一循环，冷源T0吸入热量55kJ，放出热量112.5 kJ，净传出热量55kJ给TH的热源，但是必须注意到同时有112.5 kJ惹来那个子高温热源T1传给低温TH的热源，所以55kJ热量自低温传给高温(T0 TH)是花了代价的，这个代价就是112.5kJ热量自高温传给了低温热源(T1 TH)，所以不违背第二定律。5.4 一个垂直放置的汽缸活塞系统，内含有m=100kg的水，初温为T1=300K。外界通过螺旋桨向系统输入功Ws=1000kJ，温度为T0=373K的热源传给系统内水热量Q=100kJ。若过程中水压力不变，求过程中熵产及做功能力损失。已知环境T0=300K，水的比热容c=4.187kJ/(kgK)解： 5.5 质量为0.25kg 的CO在闭口系统中由p1=0.25MPa，T1=400K膨胀到p1=0.1MPa，T2=300K，做出膨胀功W=8.0kJ。已知环境温度T0=300K，CO的Rg=0.297kJ/(kgK)，cv=0.747kJ/(kgK)，试计算过程热量，并判断该过程是否可逆？解：该过程不可逆 5-15 有报告宣称设计了一种热工设备，它可以在环境温度为15时，把65的热水中35%的水变为100的沸水，而把其余部分冷却为15的水。试用热力学第二定律分析该报告的正确性。 提示：理想的条件下，35%65的热水加热到100的过程可通过可逆热泵耗功实现，而65%65的热水冷却到环境温度T0的过程，可通过以65热水和温度为T0