第五章习题答案

例用熵增原理证明：热量不可能自动地不付代价地从低温物体传向高温物体。证明T1T2Q由两热源组成的孤立系统的熵变量为1212isoQQSSSTT1221120isoTTQQSQTTTT12TT0isoS违背熵增原理，表明原假定是错误的。T1例用熵增原理证明：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。证明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。ＷT1Q由热源和热机内的工质组成的孤立系统的熵变量110isomQSSST0isoS违背熵增原理，表明原假定是错误的。热机10isoQST例题Ⅱ判断题（1）•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，问传热量是否相同？相同初终态，s相同qsT=：可逆过程：不可逆过程热源T相同RIRqqquw相同RIRwwgfsss判断题（3）•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？0s可逆绝热不可逆绝热0sSTp1p2122’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；•循环热效率公式和是否完全相同?各适应于哪些场合?•答:不完全相同.前者适应于任何热机,任何工质,任何循环;后者仅适应于可逆热机,卡诺循环.121qqqt121TTTt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）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Sf，可逆、Sg，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的终态熵也大于初态熵，S2S1。•（4）错。，因为熵是状态参数。•解1利用克劳修斯积分式判断因此,此循环能够实现,且为不可逆循环.0/585.030380097320002211KkJTQTQTQr•2若把此热机当制冷机使用，同样由克劳修斯积分判断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。0/585.030380097320002211KkJTQTQTQ•若使制冷循环能从冷源吸热800kJ，假设至少耗功Wmin，根据孤立系统熵增原理有△Siso=0：解得Wmin=1769kJ，03038009738000min221min22211WTQTWQTQTQSSSSRLHiso•(2)21UUTTT21kgkJSTWiso/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:(1)可逆过程耗功为：根据热力学第一定律Q=△U+W，理想气体定温过程△U=0，所以kJppTmRpppVVVpVpdVWg34.2641010ln4002871lnlnln65212112kJWQ34.2641•气体定温过程熵变为：•热源熵变为：KJppmRppRTTcmSggp/8.6601010ln2871lnlnln56121212KJTQSrr/8.6604001034.26431讲清楚为什么”-”没有了