熱力學(xué)第二定律練習(xí)題課件

第五章熱力學(xué)第二定律練習(xí)題5.1、填空題（1）不需要任何條件而可單獨(dú)地自動(dòng)進(jìn)行的過程稱為（），這類過程都是（）。（2）不可逆循環(huán)的熱效率，必定低于（）可逆循環(huán)的熱效率。（3）寫出三種熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式（）、（）、（）。（4）孤立系統(tǒng)的熵可以（），也可以（），但不可能（）。第五章熱力學(xué)第二定律練習(xí)題5.1、填空題15.2是非判斷及改錯(cuò)題：（1）只有一個(gè)熱源是不可能實(shí)現(xiàn)熱變功的。（2）所有可逆循環(huán)的熱效率都等于。（3）任何不可逆循環(huán)都必有。（4）系統(tǒng)沒有從外界吸熱，系統(tǒng)的熵不可能增大。（5）自發(fā)過程是不可逆的。（6）使系統(tǒng)熵增加的過程一定是不可逆過程。（7）系統(tǒng)經(jīng)過一個(gè)可逆過程后，其熵變?yōu)椋?）工作在溫度分別為和的兩個(gè)相同恒溫?zé)嵩撮g的一切熱機(jī)，其循環(huán)熱效率均相等。5.2是非判斷及改錯(cuò)題：25.3如果一臺(tái)窗式空調(diào)機(jī)放在室內(nèi)桌子上運(yùn)行，問室溫上升、下降、還是維持不變？5.4制冷循環(huán)的性能系數(shù)能否小于1或大于1？那么對(duì)熱泵循環(huán)的性能系數(shù)又咋樣?5.5某人聲稱用120℃的高壓水蒸氣通過傳熱將少量的水的溫度提高到150℃。這合理嗎？5.6用熱泵對(duì)房子采暖，其性能系數(shù)為2.5。即，熱泵沒消耗1kWh電力就給房間供熱2.5Wh。這是否違反第一定律？為什么？5.7某人聲稱開發(fā)出電阻加熱器每消耗1kwh電力就給房間供熱1.2wh。這合理嗎?是永動(dòng)機(jī)嗎？為什么？5.3如果一臺(tái)窗式空調(diào)機(jī)放在室內(nèi)桌子上運(yùn)行，問室溫上升、35.8冬季利用熱泵從大氣中抽取熱量用以維持15℃的室溫。當(dāng)室內(nèi)溫度與大氣溫度相差1℃時(shí)，通過墻壁與大氣交換的熱流量約0.65W/K，求：(1)如果大氣溫度為一15℃，驅(qū)動(dòng)熱泵所需的最小功率是多少。(2)夏季，將同一臺(tái)熱泵用于室內(nèi)空調(diào)，熱泵輸入功率及溫差為1℃時(shí)通過墻壁與大氣交換的熱量同上。如要維持室溫15℃，問最大允許的大氣溫度是多少度?

5.8冬季利用熱泵從大氣中抽取熱量用以維持15℃的室溫。當(dāng)室4供暖系數(shù)所需最小功率解（1）熱泵供給室內(nèi)的熱流量供暖系數(shù)解（1）熱泵供給室內(nèi)的熱流量5(2)從室內(nèi)吸熱率可逆制冷機(jī)的制冷系數(shù)(2)從室內(nèi)吸熱率6熱力學(xué)第二定律練習(xí)題課件75.9某循環(huán)在700K的熱源及400K的冷源之間工作．如下圖所示，試判斷是熱機(jī)循環(huán)？還是制冷循環(huán)？是可逆循環(huán)？還是不可逆循環(huán)？解：根據(jù)熱力學(xué)第一定律，無淪是熱機(jī)機(jī)循環(huán)．還是制冷循環(huán)；

5.9某循環(huán)在700K的熱源及400K的冷源之間工作．如8無論可逆與否，都有無論可逆與否，都有9方法一用克勞修斯積分判斷設(shè)如圖（b）所示的熱機(jī)循環(huán)所以，熱機(jī)循環(huán)不可能設(shè)如圖（c）所示的熱機(jī)循環(huán)根據(jù)克勞修斯不等式知，此循環(huán)是如圖（c）所示的不可逆制冷循環(huán)方法一用克勞修斯積分判斷10方法二用孤立系統(tǒng)熵增原理判斷取熱源、冷源及循環(huán)工質(zhì)為孤立系．設(shè)如圖（b）所示熱機(jī)循環(huán)．則方法二用孤立系統(tǒng)熵增原理判斷11熱力學(xué)第二定律練習(xí)題課件12如圖（c）所示的制冷循環(huán)如圖（c）所示的制冷循環(huán)135.10是判斷如下圖（a）所示的可逆循環(huán)的大小與方向，循環(huán)凈功W的大小與方向以及的方向。第一種情況，設(shè)循環(huán)自的熱源吸熱如圖（b）對(duì)于可逆循環(huán)，克勞修斯積分5.10是判斷如下圖（a）所示的可逆循環(huán)的大小與方向14解得熱力學(xué)第二定律練習(xí)題課件15第二種情況，若設(shè)循環(huán)向的熱源吸熱如（c）對(duì)于可逆循環(huán)，克勞修斯積分即解得所以，循環(huán)中各量大小與方向如圖（c）第二種情況，若設(shè)循環(huán)向的熱源吸熱165.11請(qǐng)讀者自行判斷下列問題。（1）有一發(fā)明家聲稱發(fā)明了一種循環(huán)裝置，從熱源吸取熱量1000KJ，可對(duì)外作功1200KJ，你認(rèn)為下列四個(gè)答案中哪一個(gè)正確.1）違反第-定律。2）違反第二定律。3）既違反第一定律．也違反第二定律。4）不違反第一定律和第二定律。5.11請(qǐng)讀者自行判斷下列問題。17（2）某制冷循環(huán)工質(zhì)從溫度為-73℃的冷源吸1000KJ并將熱量220KJ傳給溫度力27℃的熱源，此循環(huán)滿足克勞修斯不等式的要求嗎？（3）如右圖所示的循環(huán)，試判斷下列情況哪些是可逆的?哪些是不可逆的?哪些是不了能的？（2）某制冷循環(huán)工質(zhì)從溫度為-73℃的冷源吸1000KJ并將185.12若封閉系統(tǒng)經(jīng)歷一過程，熵增為25KJ/K，從300K的恒溫?zé)嵩次鼰?000kJ，此過程可逆？不可逆？還是不可能？解：按題意，此過程中系統(tǒng)熵變因此，過程中5.12若封閉系統(tǒng)經(jīng)歷一過程，熵增為25KJ/K，從30195.13若系統(tǒng)從A態(tài)出發(fā)，經(jīng)不可逆絕熱過程到達(dá)B態(tài)。試證該系統(tǒng)從A態(tài)出發(fā)經(jīng)可逆絕熱過程不可能到達(dá)B態(tài)。由熵變表達(dá)式對(duì)于絕熱過程系統(tǒng)從A態(tài)出發(fā)，經(jīng)過不可逆過程到達(dá)B態(tài)，則所以5.13若系統(tǒng)從A態(tài)出發(fā)，經(jīng)不可逆絕熱過程到達(dá)B態(tài)。20若可逆過程終態(tài)為則所以因此因?yàn)殪厥菭顟B(tài)參數(shù),所以和B不是同一個(gè)狀態(tài)。因此證明系統(tǒng)由A態(tài)出發(fā)經(jīng)歷可逆絕熱過程不可能到達(dá)不可逆絕熱過程的終態(tài)。若可逆過程終態(tài)為則215.14從553K的熱源直接向278K的熱源傳熱．如果傳熱量為100KJ,此過程中總熵變化是多少?解：選取兩熱源組成的孤立系統(tǒng)為求熱源的熵變，設(shè)在和之間有一蓄熱器，溫度為如右圖先求熱源的熵變5.14從553K的熱源直接向278K的熱源傳熱．如果傳22同理，為求熱源的熵變?cè)O(shè)在和之間有一蓄熱器，溫度為熱源的熵變同理，為求熱源的熵變?cè)O(shè)在和之間有一蓄熱器235.15在有活塞的氣缸裝置中，將1kmol理想氣體在400K下從100kPa緩慢地定溫壓縮到1000kPa，計(jì)算下列三種情況下此過程的氣體熵變、熱源熵變和總熵變。（a）過程中無摩擦損耗，而熱源的溫度也為600K。（b）過程中無摩擦損耗，熱源的溫度為300K。（c）過程中無摩擦損耗，比可逆壓縮多消耗20%的功，熱源溫度為300K。解：（a）因?yàn)檫^程中無摩擦損耗，氣缸中1kmol的理想氣體的壓縮過程為可逆過程，所消耗的功5.15在有活塞的氣缸裝置中，將1kmol理想氣體在400K24由熱力學(xué)第一定律知

故由熱力學(xué)第一定律知25氣體定溫過程熵變?yōu)闊嵩礈囟葧r(shí)，熱源熵變總熵變此過程完全可逆，因此孤立系統(tǒng)熵增為零。氣體定溫過程熵變?yōu)?6（b）因?yàn)檫^程中無摩擦損耗，因此氣體壓縮所需要的功及放出的熱量與（a）相同，即熱源溫度時(shí)，熱源熵變

總熵增（b）因?yàn)檫^程中無摩擦損耗，因此氣體壓縮所需要的功及放出的熱27可見，由于溫差引起整個(gè)系統(tǒng)不可逆性（c）由于過程中有摩擦損耗，比可逆壓縮多消耗20%的功，則此過程中功與熱量為熱源溫度時(shí)，熱源熵變熱力學(xué)第二定律練習(xí)題課件28總熵增討論：（1）（a）為可逆總熵為0，（b）（c）不可逆過程，總熵增加。（2）不可逆程度越大，則總熵增越大。（3）熵是狀態(tài)參數(shù)，與過程無關(guān)。熱力學(xué)第二定律練習(xí)題課件295.16溫室內(nèi)100W電燈泡的表面溫度為110，試確定此燈泡在穩(wěn)定工作的的熵產(chǎn)率．解：認(rèn)為此電燈泡為一封閉系統(tǒng)．由于穩(wěn)定工作，其熱力學(xué)狀態(tài)不變，于是有U=常數(shù)S=常數(shù)由熱力學(xué)第一定律或5.16溫室內(nèi)100W電燈泡的表面溫度為110，試確定此30按熵平衡方程有或按熵平衡方程有315.17求出下述情況下，由于不可逆性引起的作功能力損失。已知大氣，溫度為300K。（1）將200KJ的熱直接從、溫度為400K的恒溫?zé)嵩磦鹘o大氣。（2）將200KJ的熱直接從大氣傳向、溫度200K恒溫?zé)嵩碆。（3）200KJ的熱直接從熱源A傳給熱源B。5.17求出下述情況下，由于不可逆性引起的作功能力損失。已知32解：由題意畫出示意圖，見右側(cè)（1）將200KJ的熱直接從400K恒溫?zé)嵩碅傳給300K的大氣時(shí)熱源A與大氣組成的系統(tǒng)熵