公用设备工程师-专业基础（暖通空调、动力）-工程热力学-1.6热力学第二定律

公用设备工程师-专业基础（暖通空调、动力）-工程热力学-1.6热力学第二定律[单选题]1.热力学第二定律的克劳修斯表述为：不可能把热从低温物体转移到高温物体而不产生其他变化，下述不正确（江南博哥）的解释或理解是()。[2018年真题]A.只要有一点外加作用功，就可使热量不断地从低温物体传到高温物体B.要把热从低温物体传到高温物体，需要外部施加作用C.热从高温物体传到低温物体而不引起其他变化是可能的D.热量传递过程中的“其他变化”是指一切外部作用或影响或痕迹正确答案：A参考解析：热力学第二定律表述为：不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他变化。因此进行逆循环时，通过消耗机械功，可以把热从低温物体转移到高温物体。此时所消耗的机械功可通过热力学第一定律求得，而不是A项中所说的“一点外加作用功”。热从高温物体传到低温物体为自发反应，所以可能不会引起其他变化。[单选题]2.进行逆卡诺循环制热时，其供热系数ε'c将随着冷热源温差的减小而()。[2014年真题]A.减小B.增大C.不变D.不确定正确答案：D参考解析：热泵供热系数εc′＝q1/w＝q1/（q1－q2）＝Tk/（Tk－T0）。式中，Tk为热源温度；T0为冷源温度。由公式可得，热泵供热系数εc′只与冷源温度T0和热源温度Tk有关，而与冷热源温差（Tk－T0）无必然联系。当冷热源温差（Tk－T0）减小时，由于不确定Tk的变化，因此热泵供热系数εc′的变化也不确定。[单选题]3.进行逆卡诺循环时，制冷系数或供热系数均可以大于1，即制冷量Q2或供热量Q1都可以大于输入功W，下列说法正确的是()。[2012年真题]A.功中含有较多的热量B.功的能量品位比热量高C.热量或冷量可以由其温度换算D.当温差为零时可以得到无限多的热量或冷量正确答案：B参考解析：在逆卡诺循环中，制冷机的制冷系数为：ε＝Q2/W＝Q2/（Q1－Q2）＝T2/（T1－T2）；热泵的供热系数为：ε′＝Q1/W＝Q1/（Q1－Q2）＝T1/（T1－T2）；制冷系数与供热系数的关系式为：ε′＝ε＋1。AB两项，功和热量没有互相包含的关系，功转化为热量为自发反应，功的能量品位比热量高，但不是逆卡诺循环能效大于1的原因。C项，热量或冷量的公式为：dq＝Tds。冷量与热量的比值可以用温度进行换算。D项，由制冷系数或供热系数计算公式可以看出，当温差为零，其值将趋于无穷即可以得到无限多的热量或冷量。[单选题]4.卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程组成，过程的条件是()。[2011年真题]A.绝热过程必须可逆，而等温过程可以任意B.所有过程均是可逆的C.所有过程均可以是不可逆的D.等温过程必须可逆，而绝热过程可以任意正确答案：B参考解析：由卡诺循环的定义可知，卡诺循环由在两个恒温热源之间工作的两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程组成，因此过程的条件是所有过程均是可逆的。[单选题]5.根据卡诺循环得出的热效率ηtc＝1－T2/T1，下列结果中不能由卡诺循环得出的是()。[2010年真题]A.热效率ηtc＜1B.单一热源下做功为0C.热效率ηtc与工质无关D.热源温差大则做功量多正确答案：D参考解析：热源温差大比值不一定小，温差大则净功较大，但是如果吸热量过大，二者比值也具有不确定性。根据卡诺循环热效率ηtc＝1－T2/T1可以得出：①热效率取决于高温热源和低温热源的温度，即工质的吸热温度T1和放热温度T2，与工质的种类无关，与两热源的温差无必然联系；②由于T2＜T1，则热效率只能小于1；③若T1＝T2，即单一热源，热效率为零，做功为零，热机不能实现。[单选题]6.如图1-6-1所示为卡诺制冷循环的T-s图，从图中可知，表示制冷量的是()。[2009年真题]图1-6-1A.面积efgheB.面积hgdchC.面积efghe＋面积hgdchD.面积achba＋面积efghe正确答案：B参考解析：在T-s图上，面积代表热量，矩形efghe的面积表示循环过程的净热量，矩形dfecd的面积表示循环过程的放热量，矩形hgdch的面积表示循环过程的吸热量即制冷量。[单选题]7.关于孤立系统熵增原理，下述说法中错误的是()。[2014年真题]A.孤立系统中进行过程dSiso≥0B.自发过程一定是不可逆过程C.孤立系统中所有过程一定都是不可逆过程D.当S达到最大值Smax时系统达到平衡正确答案：C参考解析：A项，孤立系统熵增原理为：孤立系统熵或是增大或是保持不变，绝对不可能减少，即dSiso≥0。BC两项，自发过程会导致孤立系统熵增大，当dSiso＞0时，系统内部为不可逆过程；而当dSiso＝0时，系统内部为可逆过程，故孤立体系中存在可逆过程。D项，熵增原理可以作为系统平衡的判据是：当孤立系统的熵达到最大值时，系统处于平衡状态。[单选题]8.熵是状态函数，因此只要初终状态确定，则熵变化也确定。下列说法中错误的是()。[2013年真题]A.工质的循环过程∮ds＝0B.孤立系统的熵变ΔSiso是状态参数C.完成循环后，环境的熵变不一定为零D.同样初终态，可逆或不可逆，工质的熵变相同正确答案：B参考解析：B项，熵变ΔSiso＝Sf＋Sg。Sf为熵产，与系统经历的过程有关；Sg为熵流，Sg＝Q/T，只有初末状态有关。孤立系统中，Q＝0，Sg＝0，因此ΔSiso＝Sf，则熵变ΔSiso是过程量，同样的初终态，系统经历的路径不同，熵变也不同。ACD三项，熵是系统的状态参数，只取决于系统的初终状态，故熵的循环积分为0，工质的熵变等于初终状态两者之差，但环境的熵变不一定为零。[单选题]9.下列有关热力学第二定律的解读中，不正确的是()。A.不可能实施一种过程把吸热量全部转变为功B.当两个不同温度的物体接触时，热量总是由高温物体向低温物体转移C.不可能实现只依靠向环境空气吸热而工作的热机D.任何热机的热效率都不能等于1正确答案：A参考解析：热力学第二定律的说法强调不可能实施一种过程把吸热量全部转变为功而不引起其他变化，但是若能够引起外界的变化，把吸热量全部转变为功的过程也能实现。[单选题]10.有人声称设计了一种循环装置，从T1＝1000K热源吸热1000kJ，向T2＝300K热源放热400kJ，输出功500kJ。此设计()。A.违反了热力学第一定律B.违反了热力学第二定律C.既违反热力学第一定律，又违反热力学第二定律D.不违反热力学第一定律和第二定律正确答案：A参考解析：热力学第一定律为能量守恒定律即Q1＝Q2＋W，热力学第二定律阐明能量转换的方向性。该循环装置Q2＋W＝400＋500＝900kJ＜1000kJ＝Q1，则能量不守恒，违反了热力学第一定律，而违反了热力学第一定律就谈不上是否违反热力学第二定律的问题。[单选题]11.在如下有关卡诺循环和卡诺定理的解读中，正确的是()。A.一切不可逆循环的热效率都小于可逆循环的热效率B.一切可逆循环中以卡诺循环的热效率为最高C.提高循环热效率的基本途径在于提高高温热源温度、降低低温热源温度及尽可能减小不可逆因素D.同类型的可逆热机在相同的高温热源和低温热源之间工作的理想热效率相等正确答案：C参考解析：卡诺循环在不违反热力学第二定律的前提之下，卡诺循环由工作于两个恒温热源（T1为高温热源，T2为低温热源）之间的两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程组成。A项，在相同温度的恒温高温热源和相同温度的恒温低温热源之间工作的一切不可逆循环，它们的循环热效率必定小于可逆循环的热效率。B项，在高温和低温两恒温热源之间，可逆循环的热效率最高，例如卡诺循环热效率，可以引为循环热效率的极限值。而卡诺循环是一个实际不可能存在的理想循环。C项，卡诺循环热效率的公式为：η＝（Q1－Q2）/Q1＝1－T2/T1。因此，提高循环热效率的基本途径在于提高高温热源温度、降低低温热源温度以及尽可能减少不可逆因素。D项，在相同温度的恒温高温热源和相同温度的恒温低温热源之间工作的一切可逆循环，它们的循环热效率相等，与可逆循环的种类无关，与采用哪一种工质也无关。[单选题]12.某理想气体在高温热源T1和低温热源T2之间进行卡诺循环，若T1＝nT2，则此循环放给低温热源的热量是从高温热源吸热量的()。A.n倍B.n－1倍C.（n＋1）/n倍D.1/n倍正确答案：D参考解析：卡诺循环热效率为：ηc＝（Q1－Q2）/Q1＝1－T2/T1。因为T1＝nT2，则ηc＝（Q2－Q1）/Q1＝1－Q2/Q1＝1－T2/T1＝1－1/n，则Q2/Q1＝1/n，即低温热源的热量Q2是从高温热源吸热量Q1的1/n。[单选题]13.一卡诺机，当它被作为热机使用时，两热源的温差越大对热变功就越有利。当被作为制冷机使用时，两热源的温差越大，则制冷系数()。A.越大B.越小C.不变D.不确定正确答案：D参考解析：卡诺机效率为：ηc＝1－T2/T1；制冷系数为εc＝T2/（T1－T2）。式中，T1为高温热源温度；T2为低温热源温度。两热源温度差越大，即T2/T1越小，所以ηc越大；当被作为制冷机使用时，制冷系数为两热源温差无必然联系，两热源的温差越大，但无法判断低温热源温度T2的大小，因此制冷系数不确定。[单选题]14.一热机按某种循环工作，自热力学温度为T1＝2000K的热源吸收热量1000kJ，向热力学温度为T2＝300K的冷源放出热量100kJ。则该热机是()。A.可逆热机B.不可逆热机C.不可能热机D.三者均可正确答案：C参考解析：在相同温度的恒温高温热源和相同温度的恒温低温热源之间工作的一切不可逆循环，它们的循环热效率必定小于可逆循环的热效率。工作在T1＝2000K，T2＝300K之间的热机可逆循环最高效率ηmax＝1－T2/T1＝1－300/2000＝0.85；此循环效率η＝1－（q2/q1）＝1－（100/1000）＝0.9＞0.85。因此，该热机为不可能热机。[单选题]15.某封闭热力系，经历了一个可逆过程，热力系对外作功20kJ，外界对热力系加热5kJ，热力系统的熵变为()。A.零B.正C.负D.无法确定正确答案：B参考解析：熵变公式为：ΔS＝Sf＋Sg。其中，Sf为熵流，当过程为可逆过程时，Sf＝0；当过程为不可逆过程时，Sf＞0。Sg为熵产，Sg＝Q/T，只有初末状态有关。因为该过程为可逆过程，则Sf＝0，ΔS＝Sg，即热力系统的熵变等于熵流。由于此过程外界对系统加热，即热力系统吸热，热量Q＞0，ΔS＝Sg＝Q/T＞0，即熵变大于零。[单选题]16.定量空气体积为V1，设经过可逆的定温加热（过程a）或绝热向真空自由膨胀（过程b），终体积都为V2＝10V1。对于过程b中ΔSb的确定，正确的是()。A.过程b