公用設(shè)備工程師-專業(yè)基礎(chǔ)（暖通空調(diào)、動力）-工程熱力學(xué)-1.6熱力學(xué)第二定律

公用設(shè)備工程師-專業(yè)基礎(chǔ)（暖通空調(diào)、動力）-工程熱力學(xué)-1.6熱力學(xué)第二定律[單選題]1.熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述為：不可能把熱從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體而不產(chǎn)生其他變化，下述不正確（江南博哥）的解釋或理解是()。[2018年真題]A.只要有一點外加作用功，就可使熱量不斷地從低溫物體傳到高溫物體B.要把熱從低溫物體傳到高溫物體，需要外部施加作用C.熱從高溫物體傳到低溫物體而不引起其他變化是可能的D.熱量傳遞過程中的“其他變化”是指一切外部作用或影響或痕跡正確答案：A參考解析：熱力學(xué)第二定律表述為：不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不產(chǎn)生其他變化。因此進(jìn)行逆循環(huán)時，通過消耗機(jī)械功，可以把熱從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體。此時所消耗的機(jī)械功可通過熱力學(xué)第一定律求得，而不是A項中所說的“一點外加作用功”。熱從高溫物體傳到低溫物體為自發(fā)反應(yīng)，所以可能不會引起其他變化。[單選題]2.進(jìn)行逆卡諾循環(huán)制熱時，其供熱系數(shù)ε'c將隨著冷熱源溫差的減小而()。[2014年真題]A.減小B.增大C.不變D.不確定正確答案：D參考解析：熱泵供熱系數(shù)εc′＝q1/w＝q1/（q1－q2）＝Tk/（Tk－T0）。式中，Tk為熱源溫度；T0為冷源溫度。由公式可得，熱泵供熱系數(shù)εc′只與冷源溫度T0和熱源溫度Tk有關(guān)，而與冷熱源溫差（Tk－T0）無必然聯(lián)系。當(dāng)冷熱源溫差（Tk－T0）減小時，由于不確定Tk的變化，因此熱泵供熱系數(shù)εc′的變化也不確定。[單選題]3.進(jìn)行逆卡諾循環(huán)時，制冷系數(shù)或供熱系數(shù)均可以大于1，即制冷量Q2或供熱量Q1都可以大于輸入功W，下列說法正確的是()。[2012年真題]A.功中含有較多的熱量B.功的能量品位比熱量高C.熱量或冷量可以由其溫度換算D.當(dāng)溫差為零時可以得到無限多的熱量或冷量正確答案：B參考解析：在逆卡諾循環(huán)中，制冷機(jī)的制冷系數(shù)為：ε＝Q2/W＝Q2/（Q1－Q2）＝T2/（T1－T2）；熱泵的供熱系數(shù)為：ε′＝Q1/W＝Q1/（Q1－Q2）＝T1/（T1－T2）；制冷系數(shù)與供熱系數(shù)的關(guān)系式為：ε′＝ε＋1。AB兩項，功和熱量沒有互相包含的關(guān)系，功轉(zhuǎn)化為熱量為自發(fā)反應(yīng)，功的能量品位比熱量高，但不是逆卡諾循環(huán)能效大于1的原因。C項，熱量或冷量的公式為：dq＝Tds。冷量與熱量的比值可以用溫度進(jìn)行換算。D項，由制冷系數(shù)或供熱系數(shù)計算公式可以看出，當(dāng)溫差為零，其值將趨于無窮即可以得到無限多的熱量或冷量。[單選題]4.卡諾循環(huán)由兩個等溫過程和兩個絕熱過程組成，過程的條件是()。[2011年真題]A.絕熱過程必須可逆，而等溫過程可以任意B.所有過程均是可逆的C.所有過程均可以是不可逆的D.等溫過程必須可逆，而絕熱過程可以任意正確答案：B參考解析：由卡諾循環(huán)的定義可知，卡諾循環(huán)由在兩個恒溫?zé)嵩粗g工作的兩個可逆定溫過程和兩個可逆絕熱過程組成，因此過程的條件是所有過程均是可逆的。[單選題]5.根據(jù)卡諾循環(huán)得出的熱效率ηtc＝1－T2/T1，下列結(jié)果中不能由卡諾循環(huán)得出的是()。[2010年真題]A.熱效率ηtc＜1B.單一熱源下做功為0C.熱效率ηtc與工質(zhì)無關(guān)D.熱源溫差大則做功量多正確答案：D參考解析：熱源溫差大比值不一定小，溫差大則凈功較大，但是如果吸熱量過大，二者比值也具有不確定性。根據(jù)卡諾循環(huán)熱效率ηtc＝1－T2/T1可以得出：①熱效率取決于高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩吹臏囟龋垂べ|(zhì)的吸熱溫度T1和放熱溫度T2，與工質(zhì)的種類無關(guān)，與兩熱源的溫差無必然聯(lián)系；②由于T2＜T1，則熱效率只能小于1；③若T1＝T2，即單一熱源，熱效率為零，做功為零，熱機(jī)不能實現(xiàn)。[單選題]6.如圖1-6-1所示為卡諾制冷循環(huán)的T-s圖，從圖中可知，表示制冷量的是()。[2009年真題]圖1-6-1A.面積efgheB.面積hgdchC.面積efghe＋面積hgdchD.面積achba＋面積efghe正確答案：B參考解析：在T-s圖上，面積代表熱量，矩形efghe的面積表示循環(huán)過程的凈熱量，矩形dfecd的面積表示循環(huán)過程的放熱量，矩形hgdch的面積表示循環(huán)過程的吸熱量即制冷量。[單選題]7.關(guān)于孤立系統(tǒng)熵增原理，下述說法中錯誤的是()。[2014年真題]A.孤立系統(tǒng)中進(jìn)行過程dSiso≥0B.自發(fā)過程一定是不可逆過程C.孤立系統(tǒng)中所有過程一定都是不可逆過程D.當(dāng)S達(dá)到最大值Smax時系統(tǒng)達(dá)到平衡正確答案：C參考解析：A項，孤立系統(tǒng)熵增原理為：孤立系統(tǒng)熵或是增大或是保持不變，絕對不可能減少，即dSiso≥0。BC兩項，自發(fā)過程會導(dǎo)致孤立系統(tǒng)熵增大，當(dāng)dSiso＞0時，系統(tǒng)內(nèi)部為不可逆過程；而當(dāng)dSiso＝0時，系統(tǒng)內(nèi)部為可逆過程，故孤立體系中存在可逆過程。D項，熵增原理可以作為系統(tǒng)平衡的判據(jù)是：當(dāng)孤立系統(tǒng)的熵達(dá)到最大值時，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。[單選題]8.熵是狀態(tài)函數(shù)，因此只要初終狀態(tài)確定，則熵變化也確定。下列說法中錯誤的是()。[2013年真題]A.工質(zhì)的循環(huán)過程∮ds＝0B.孤立系統(tǒng)的熵變ΔSiso是狀態(tài)參數(shù)C.完成循環(huán)后，環(huán)境的熵變不一定為零D.同樣初終態(tài)，可逆或不可逆，工質(zhì)的熵變相同正確答案：B參考解析：B項，熵變ΔSiso＝Sf＋Sg。Sf為熵產(chǎn)，與系統(tǒng)經(jīng)歷的過程有關(guān)；Sg為熵流，Sg＝Q/T，只有初末狀態(tài)有關(guān)。孤立系統(tǒng)中，Q＝0，Sg＝0，因此ΔSiso＝Sf，則熵變ΔSiso是過程量，同樣的初終態(tài)，系統(tǒng)經(jīng)歷的路徑不同，熵變也不同。ACD三項，熵是系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)，只取決于系統(tǒng)的初終狀態(tài)，故熵的循環(huán)積分為0，工質(zhì)的熵變等于初終狀態(tài)兩者之差，但環(huán)境的熵變不一定為零。[單選題]9.下列有關(guān)熱力學(xué)第二定律的解讀中，不正確的是()。A.不可能實施一種過程把吸熱量全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣.當(dāng)兩個不同溫度的物體接觸時，熱量總是由高溫物體向低溫物體轉(zhuǎn)移C.不可能實現(xiàn)只依靠向環(huán)境空氣吸熱而工作的熱機(jī)D.任何熱機(jī)的熱效率都不能等于1正確答案：A參考解析：熱力學(xué)第二定律的說法強(qiáng)調(diào)不可能實施一種過程把吸熱量全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣Χ灰鹌渌兓?，但是若能夠引起外界的變化，把吸熱量全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ倪^程也能實現(xiàn)。[單選題]10.有人聲稱設(shè)計了一種循環(huán)裝置，從T1＝1000K熱源吸熱1000kJ，向T2＝300K熱源放熱400kJ，輸出功500kJ。此設(shè)計()。A.違反了熱力學(xué)第一定律B.違反了熱力學(xué)第二定律C.既違反熱力學(xué)第一定律，又違反熱力學(xué)第二定律D.不違反熱力學(xué)第一定律和第二定律正確答案：A參考解析：熱力學(xué)第一定律為能量守恒定律即Q1＝Q2＋W，熱力學(xué)第二定律闡明能量轉(zhuǎn)換的方向性。該循環(huán)裝置Q2＋W＝400＋500＝900kJ＜1000kJ＝Q1，則能量不守恒，違反了熱力學(xué)第一定律，而違反了熱力學(xué)第一定律就談不上是否違反熱力學(xué)第二定律的問題。[單選題]11.在如下有關(guān)卡諾循環(huán)和卡諾定理的解讀中，正確的是()。A.一切不可逆循環(huán)的熱效率都小于可逆循環(huán)的熱效率B.一切可逆循環(huán)中以卡諾循環(huán)的熱效率為最高C.提高循環(huán)熱效率的基本途徑在于提高高溫?zé)嵩礈囟?、降低低溫?zé)嵩礈囟燃氨M可能減小不可逆因素D.同類型的可逆熱機(jī)在相同的高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗g工作的理想熱效率相等正確答案：C參考解析：卡諾循環(huán)在不違反熱力學(xué)第二定律的前提之下，卡諾循環(huán)由工作于兩個恒溫?zé)嵩矗═1為高溫?zé)嵩?，T2為低溫?zé)嵩矗┲g的兩個可逆定溫過程和兩個可逆絕熱過程組成。A項，在相同溫度的恒溫高溫?zé)嵩春拖嗤瑴囟鹊暮銣氐蜏責(zé)嵩粗g工作的一切不可逆循環(huán)，它們的循環(huán)熱效率必定小于可逆循環(huán)的熱效率。B項，在高溫和低溫兩恒溫?zé)嵩粗g，可逆循環(huán)的熱效率最高，例如卡諾循環(huán)熱效率，可以引為循環(huán)熱效率的極限值。而卡諾循環(huán)是一個實際不可能存在的理想循環(huán)。C項，卡諾循環(huán)熱效率的公式為：η＝（Q1－Q2）/Q1＝1－T2/T1。因此，提高循環(huán)熱效率的基本途徑在于提高高溫?zé)嵩礈囟取⒔档偷蜏責(zé)嵩礈囟纫约氨M可能減少不可逆因素。D項，在相同溫度的恒溫高溫?zé)嵩春拖嗤瑴囟鹊暮銣氐蜏責(zé)嵩粗g工作的一切可逆循環(huán)，它們的循環(huán)熱效率相等，與可逆循環(huán)的種類無關(guān)，與采用哪一種工質(zhì)也無關(guān)。[單選題]12.某理想氣體在高溫?zé)嵩碩1和低溫?zé)嵩碩2之間進(jìn)行卡諾循環(huán)，若T1＝nT2，則此循環(huán)放給低溫?zé)嵩吹臒崃渴菑母邷責(zé)嵩次鼰崃康?)。A.n倍B.n－1倍C.（n＋1）/n倍D.1/n倍正確答案：D參考解析：卡諾循環(huán)熱效率為：ηc＝（Q1－Q2）/Q1＝1－T2/T1。因為T1＝nT2，則ηc＝（Q2－Q1）/Q1＝1－Q2/Q1＝1－T2/T1＝1－1/n，則Q2/Q1＝1/n，即低溫?zé)嵩吹臒崃縌2是從高溫?zé)嵩次鼰崃縌1的1/n。[單選題]13.一卡諾機(jī)，當(dāng)它被作為熱機(jī)使用時，兩熱源的溫差越大對熱變功就越有利。當(dāng)被作為制冷機(jī)使用時，兩熱源的溫差越大，則制冷系數(shù)()。A.越大B.越小C.不變D.不確定正確答案：D參考解析：卡諾機(jī)效率為：ηc＝1－T2/T1；制冷系數(shù)為εc＝T2/（T1－T2）。式中，T1為高溫?zé)嵩礈囟龋籘2為低溫?zé)嵩礈囟?。兩熱源溫度差越大，即T2/T1越小，所以ηc越大；當(dāng)被作為制冷機(jī)使用時，制冷系數(shù)為兩熱源溫差無必然聯(lián)系，兩熱源的溫差越大，但無法判斷低溫?zé)嵩礈囟萒2的大小，因此制冷系數(shù)不確定。[單選題]14.一熱機(jī)按某種循環(huán)工作，自熱力學(xué)溫度為T1＝2000K的熱源吸收熱量1000kJ，向熱力學(xué)溫度為T2＝300K的冷源放出熱量100kJ。則該熱機(jī)是()。A.可逆熱機(jī)B.不可逆熱機(jī)C.不可能熱機(jī)D.三者均可正確答案：C參考解析：在相同溫度的恒溫高溫?zé)嵩春拖嗤瑴囟鹊暮銣氐蜏責(zé)嵩粗g工作的一切不可逆循環(huán)，它們的循環(huán)熱效率必定小于可逆循環(huán)的熱效率。工作在T1＝2000K，T2＝300K之間的熱機(jī)可逆循環(huán)最高效率ηmax＝1－T2/T1＝1－300/2000＝0.85；此循環(huán)效率η＝1－（q2/q1）＝1－（100/1000）＝0.9＞0.85。因此，該熱機(jī)為不可能熱機(jī)。[單選題]15.某封閉熱力系，經(jīng)歷了一個可逆過程，熱力系對外作功20kJ，外界對熱力系加熱5kJ，熱力系統(tǒng)的熵變?yōu)?)。A.零B.正C.負(fù)D.無法確定正確答案：B參考解析：熵變公式為：ΔS＝Sf＋Sg。其中，Sf為熵流，當(dāng)過程為可逆過程時，Sf＝0；當(dāng)過程為不可逆過程時，Sf＞0。Sg為熵產(chǎn)，Sg＝Q/T，只有初末狀態(tài)有關(guān)。因為該過程為可逆過程，則Sf＝0，ΔS＝Sg，即熱力系統(tǒng)的熵變等于熵流。由于此過程外界對系統(tǒng)加熱，即熱力系統(tǒng)吸熱，熱量Q＞0，ΔS＝Sg＝Q/T＞0，即熵變大于零。[單選題]16.定量空氣體積為V1，設(shè)經(jīng)過可逆的定溫加熱（過程a）或絕熱向真空自由膨脹（過程b），終體積都為V2＝10V1。對于過程b中ΔSb的確定，正確的是()。A.過程b