工程热力学复习参考题-第五章

第五章热力学第二定律一、选择题1制冷循环工质从低温热源吸热q2,向高温热源放热q1，其制冷系数等于AA．212qqqB．211qqqC．221qqqD．121qqq2.供暖循环工质从低温热源吸热q2,向高温热源放热q1，其热泵系数等于BA．212qqqB．211qqqC．221qqqD．121qqq3.卡诺制冷循环的高温热源为温度T0环境，低温热源温度为T1，其制冷系数εc＝AA．101TTTB．100TTTC．1-10TTD．1-01TT4.卡诺供暖循环的冷源温度为T0环境，热源温度为T1，其热泵系数COP＝AA．011TTTB．010TTTC．1-10TTD．1-01TT5.制冷系数ε的取值范围为DA．大于1B．大于1或等于1C．小于1D．大于1，等于1或小于16.热泵系数COP的取值范围为AA．大于1B．小于1或等于1C．小于1D．大于1，等于1或小于17.可逆循环的热效率与不可逆循环的热效率相比，DA．前者高于后者B．两者相等C．前者低于后者D．前者可以高于、等于、低于后者8.在两个恒温热源T1和T2之间（T1T2）,概括性卡诺循环的热效率与卡诺循环的热效率相比，BA．前者高于后者B．两者相等C．前者低于后者D．前者可以高于、等于、低于后者9.多热源可逆循环工质的最高温度为T1，最低温度为T2，平均吸热为1T，平均放热温度为2T，则其循环热效率为BA．1-12TTB．1－12TTC．1-2211TTTTD．1-1122TTTT10.对于可逆循环，TqBDA．0B．=0C．0D．＝ds11.不可逆循环的TqCA．0B．=0C．0D．≤012.热力学第二定律指出CDA．能量的总量保持守恒B．第一类永动机不可能成功C．热不能全部变为有用功D．单热源热机不可能成功13.理想气体经可逆定容过程从T1升高到T2，其平均吸热温度12T＝AA．(T2-T1)/ln12TTB．Cv(T2-T1)/ln12TTC．(T2-T1)/Cvln12TTD．221TT14.1～A～2为不可逆过程，1～B～2为可逆过程，则CDA．21ATq21BTqB．21ATq=21BTqC．21ATq21BTqD．21Ads＝21Bds15.自然现象的进行属于BCDA．可逆过程B．不可逆过程C．具有方向性过程D．自发过程16.克劳休斯关于热力学第二定律的表述说明CDA．热不能从低温物体传向高温物体B．热只能从高温物体传向低温物体C．热从低温物体传向高温物体需要补偿条件D．热只能自发地从高温物体传向低温物体17.对卡诺循环的分析可得到的结论有:ABDA．提高高温热源温度降低低温热源温度可提高热效率B．单热源热机是不可能实现的C．在相同温限下，一切不可逆循环的热效率都低于可逆循环D．在相同温限下，一切可逆循环的热效率均相同18.卡诺循环是BCA．由两个等温过程和两个绝热过程组成的循环B．热效率最高的循环C.热源与冷源熵变之和为零的循环D．输出功最大的循环19.卡诺定理指出:ABCDA．在相同的高温热源和低温热源间工作的一切可逆机的热效率均相同B．在相同高温热源和低温热源间工作的一切不可逆机的热效率必小于可逆机的热效率C．单热源热机是不可能成功的D．提高T1降低T2可以提高t20.A是可逆机，B是不可逆机。热效率ηA、ηB的可能存在的关系有:ABCDA．ηAηBB．ηAηBC．ηA≤ηBD．ηA=ηB二、填空题1.一卡诺机在37℃和717℃之间运行。为了提高热机效率，一种方法是将高温热源的温度提高到1027℃；另一种方法是降低冷源温度。冷源温度降低到（℃）就能获得与热源温度提高到1027℃时相同的热效率。2.一给定的动力循环，工作流体在440℃的平均温度下接受3150KJ/Kg的热，而排给20℃的冷源1950KJ/Kg热量。这一循环克劳修斯不等式。3.一可逆热机从377℃的贮热器获得热量1000KJ，而排热给27℃的另一个贮热器。两贮热器的熵的变化分别是KJ/K。4.两台卡诺机A和B串联运行。第一台机（A）在627℃的温度接受热量而排给温度为t℃的中间热源。第二台机（B）接受第一台机所排出的热量，而又将热排给27℃的热源。两台热机效率相同时中间热源的温度应为℃。5.卡诺机在927℃和33℃的温度之间工作，吸热30KJ。热机输出的功驱动一台卡诺制冷机从冷库吸取热量270KJ，并向33℃的环境排热。冷库的温度应该是℃。6.如果卡诺机的热效率为1/6，求在相同温限间工作的卡诺热泵的泵热系数为。7.如果卡诺机的热效率为1/5，求在相同温限间工作的卡诺制冷机的制冷系数为。8.在刚性绝热容器内的空气（R=0.2897kJ/kgK），其初态为0.1MPa、27℃。系统内的搅拌轮由外面的电动驱动而搅动空气，使压力升到0.2MPa。气体熵的变化了（KJ/KgK）。9.50kg0.1MPa、20℃的水与20kg0.1MPa、90℃的水混合.如混合过程是绝热的且压力不变，70kg水的总熵变为（KJ/K）10.进入透平的空气（R=0.2897kJ/kgK）为0.6MPa、597℃，绝热的膨胀到0.1MPa、297℃。如果动能和势能差为零，可判断该过程属于的过程。11.某制冷循环，工质从温度为－73℃的冷源吸取热量100KJ，并将热量220KJ传给温度为27℃的热源，此循环克劳修斯不等式。12.若封闭系统经历一过程，熵增为25kJ/K，从300K的恒温热源吸热8000kJ。此过程属于的过程。13.1kg饱和水蒸气在100℃下凝结为水，在凝结过程中放出热量2257kJ/kg，并被30℃的大气所吸收，该过程的有效能损失为kJ。14.压力为180kPa的1kg空气，从450K定容冷却到300K，空气放出的热量全部被大气环境所吸收。若环境温度为27℃，有效能损失为kJ。15.温度为1427℃的恒温热源，向维持温度为500K的工质传热100kJ。环境温度为300K。传热过程引起的有效能损失为kJ。三、简述题1.热力学第一定律和热力学第二定律是热力学的两条最基本的定律，两者区别何在？热力学第一定律确定了能量的“量”的特性，揭示了热功转换时能量在数量上守恒的规律，但是并没有说明实现热功转换的条件。热力学第二定律则确定了能量的“质”的特性，是说明了过程进行的方向、条件和深度的定律。在描述能量的自然属性时，两定律时互补的。2.自发过程的逆过程是否不可能进行？为什么？举例解释。自发过程的逆过程不是不可能进行而是不可能自发地进行，当具备了一定的补充条件就可逆向进行。3.热力学第二定律克劳休斯和开尔文的表述有何不同，有何关系？克劳休斯是从热量传递的角度说明：不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其它变化。开尔文则是从热功转换角度说明：不可能从单一热源吸取热量使之变为有用功而不产生其它影响。两者论述的角度不同但本质是相同的，都是说明能量不可能自发升质的自然规律。若违背一种表述则必然违背另一种表述。4.热能与机械能，高温热能与低温热能的品质有何不同？为什么说热力学第二定律指出了能量在质上的变化规律？机械能的品质高，热能的品质低；高温热能的品质高，低温热能的品质低。因为热力学第二定律指出了品质高的能量可自发地向品质低的转化；而低品质的能不能自发地向高品质转化；即能量的品质自发的贬值，故说是指出了能量品质变化的规律。5.从卡诺循环可以得到什么重要启示？从卡诺循环热效率t＝1－12TT可以看出；（1）提高热效率的方法应该是提高T1，降低T2；（2）卡诺循环热效率不可能为100％，因为T1＝∞，和T2＝0都是不可能的（3）T1＝T2，t＝0，即无温差的体系热能不可能装化为功（4）有温度高于环境温度的高温热源就可用热能产生功6.从卡诺定理看出卡诺循环具有怎样的重要意义？卡诺定理指出：在相同的T1,T2间工作的一切可逆热机其热效率都相等。可以看出：一切可逆循环热效率均为t＝1－12TT在相同的T1,T2间工作的一切不可逆循环都低于可逆循环的热效率。可以看出：卡诺循环的热效率是两个不同温度的恒温热源间循环热效率的最高极限。7.不可逆过程的熵变与可逆过程的熵变有何区别？由可逆过程ds＝Tq，Δs＝21Tq不可逆过程dsTq，Δs21Tq如Tq相同，Δs（不可逆）Δs(可逆)，增大部分由不可逆因素造成，如初终态相同Δs（不可逆）＝Δs(可逆)，因熵是状态参数。四、计算题1.刚性绝热容器内贮有2.3kg，98kPa，60℃的空气，并且容器内装有一搅拌器。搅拌器由容器外的电动机带动，对空气进行搅拌，直至空气升温到170℃为止。求此不可逆过程中做功能力的损失。已知环境温度为18℃。2.A、B两卡诺机串联工作，A热机在627℃下吸热，向温度为T的热源放热；B热机从温度为T的热源吸入A热机排出的热量，并向27℃的冷源放热。试按下列条件计算中间热源的温度T：（1）两热机输出功相等；（2）两热机的热效率相等。3.已知A、B、C三个热源的温度分别为500K、400K、300K，有可逆机在这三个热源间工作。若可逆机从A热源净吸入3000kJ热量，输出净功400kJ，求可逆机与B、C两热源的换热量，并指明其方向。4.一热机工作在高温热源T1和大气温度T0之间。有人利用制冷机造成低温热源T2（T0）使热机在T1和T2之间工作，以提高热效率。制冷机消耗的功由热机提供。两机器联合运转后试证明：（1）两机器均为可逆机时热效率101TTt；（2）制冷机为不可逆机时热效率101TTt。5.设工质在1000K的恒温热源和300K的恒温冷源间按循环a-b-c-d-a工作，如下图所示。工质从热源吸热和向冷源放热均有50K的温差，试：（1）计算循环的热效率；（2）求环境温度为300K、热源供给1000kJ热量时，各不可逆传热过程引起的有效能损失以及总的有效能损失。oT/KSabdc1000300△T△T6.一刚性绝热容器中盛有空气，初态为95kPa、27℃，通过搅拌轮搅拌空气，以使空气压力升到140kPa。试求：（1）对空气所作功量（kJ/kg）（2）空气熵的变化[kJ/(kg·K)](3)每千克空气的有效能损失，并在T-s图中表示出来。设T0=300K。7.气体在气缸中被压缩，内能增加55.9kJ/kg，而熵减少0.298kJ/(kg·K)，输给气体的功为186kJ/kg。温度为20℃的大气可与气体换热。试确定每千克气体引起的熵产及有效能损失。8.图为一烟气余热回收方案。设烟气比热容pC＝1400/()JkgK、vC＝1000/()JkgK。试求：（1）烟气流经换热器传给热机工质的热量1Q；（2）热机排给大气的最少热量2Q；（3）热机输出的最大功W。9.一可逆热机工作于温度不同的三个热源间，如图所示。若热机从温度为400K的热源吸收1600KJ，对外界作功250KJ，试求：（1）另两热源的传热量，并确定传热方向；（2）热机与热源系统的总熵变量。