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1、工程熱力學第五章思考題
5-1 熱力學第二定律的下列說法能否成立？
（1）功量可以轉換成熱量，但熱量不能轉換成功量。
答：違反熱力學第一定律。功量可以轉換成熱量，熱量不能自發(fā)轉換成功量。
熱力學第二定律的開爾文敘述強調的是循環(huán)的熱機，但對于可逆定溫過程，所吸收的熱量可以全部轉換為功量，與此同時自身狀態(tài)也發(fā)生了變化。從自發(fā)過程是單向發(fā)生的經驗事實出發(fā)，補充說明熱不能自發(fā)轉化為功。
（2）自發(fā)過程是不可逆的，但非自發(fā)過程是可逆的。
答：自發(fā)過程是不可逆的，但非自發(fā)過程不一定是可逆的。
可逆過程的物理意義是：一個熱力過程進行完了以后，如能使熱力系沿相同路徑逆行而回復至原態(tài)，且相互作用中
2、所涉及到的外界也回復到原態(tài)，而不留下任何痕跡，則此過程稱為可逆過程。自發(fā)過程是不可逆的，既不違反熱力學第一定律也不違反第二定律。根據(jù)孤立系統(tǒng)熵增原理，可逆過程只是理想化極限的概念。所以非自發(fā)過程是可逆的是一種錯誤的理解。
（3）從任何具有一定溫度的熱源取熱，都能進行熱變功的循環(huán)。
答：違反普朗克-開爾文說法。從具有一定溫度的熱源取熱，才可能進行熱變功的循環(huán)。
5-2 下列說法是否正確？
（1）系統(tǒng)熵增大的過程必須是不可逆過程。
答：系統(tǒng)熵增大的過程不一定是不可逆過程。只有孤立系統(tǒng)熵增大的過程必是不可逆的過程。
根據(jù)孤立系統(tǒng)熵增原理，非自發(fā)過程發(fā)生必有自發(fā)補償過程伴隨，由自發(fā)過程引起
3、的熵增大補償非自發(fā)過程的熵減小，總的效果必須使孤立系統(tǒng)上增大或保持?？赡孢^程只是理想化極限的概念。
（2）系統(tǒng)熵減小的過程無法進行。
答：系統(tǒng)熵減小的過程可以進行，比如系統(tǒng)的理想氣體的可逆定溫壓縮過程，系統(tǒng)對外放熱，熵減小。
（3）系統(tǒng)熵不變的過程必須是絕熱過程。
答：可逆絕熱過程就是系統(tǒng)熵不變的過程，但系統(tǒng)熵不變的過程可能由于熵減恰等于各種原因造成的熵增，不一定是可逆絕熱過程。
（4）系統(tǒng)熵增大的過程必然是吸熱過程，它可能是放熱過程嗎？
答：因為反應放熱，所以體系的焓一定減小。但體系的熵不一定增大，因為只要體系和環(huán)境的總熵增大反映就能自發(fā)進行。而放熱反應會使環(huán)境獲得熱量，熵增為Δ
4、H/T。體系的熵也可以減小，只要減小的量小于ΔH/T，總熵就為正，反應就能自發(fā)進行。
（5）系統(tǒng)熵減少的過程必須是放熱過程?？梢允俏鼰徇^程嗎？
答：放熱的過程同時吸熱。
（6）對不可逆循環(huán)，工質熵的變化∮ds0。
答：∮ds=0。
（7）在相同的初、終態(tài)之間，進行可逆過程與不可逆過程，則不可逆過程中工質熵的變化大于可逆過程工質熵的變化。
答：熵是狀態(tài)參數(shù)，和過程無關，其變化應該相等。
（8） 在相同的初、終態(tài)之間，進行可逆過程與不可逆過程，則兩過程中，工質與外界之間傳遞的熱量不相等。
答：因為熱源等條件沒有確定。
5－3循環(huán)的熱效率越高，則循環(huán)凈功越大；反之，循環(huán)的凈功越多，
5、則循環(huán)的熱效率也越高，對嗎？
答：此說法不對。循環(huán)凈功并不唯一取決于熱效率，得綜合考慮Wnet和Q1。卡諾熱機的熱效率只取決于高溫熱源及低溫熱源的溫度，提高高溫熱源的溫度和降低低溫熱源的溫度均可提高循環(huán)熱效率。
5－4兩種理想氣體在閉口系統(tǒng)中進行絕熱混合，問混合后氣體的熱力學能、焓及熵與混合前兩種氣體的熱力學能、焓及熵之和是否相等？
答：不相等。熵增加，焓不變，熱力學能不變。
5－5任何熱力循環(huán)的熱效率均可用下列公式來表達：ht＝1－q2／q1＝1－T1／T2，這一說法對嗎？為什么？
答：此說法不對。前者是用于任何工質、任何循環(huán)，后者是用于任何工質、卡諾循環(huán)。
5－6與大氣溫度相同
6、的壓縮氣體可以從大氣吸熱而膨脹作功（依靠單一熱源作功），這是否違背熱力學第二定律。
答：不違背。對于理想氣體的定溫過程，從單一熱源吸熱并膨脹做功，工質的狀態(tài)發(fā)生了變化，所以不違背熱力學第二定律。
5－7閉口系統(tǒng)進行一過程后，如果熵增加了，是否肯定它從外界吸熱了熱量，如果熵減少了，是否肯定它向外界外出了熱量。
答：不能肯定；肯定。熵增加，δq可能大于0，也可能小于0增加，所以不能判斷該過程是否從外界吸熱；熵減少，δq必小于0 減少，所以可以判斷該過程向外界放出了熱量。
5－8自然界中一切過程都是不可逆過程，那么研究可逆過程又有什么意義呢？
答：研究在不可逆過程中處于非平衡態(tài)的物理系統(tǒng)的
7、熱力學現(xiàn)象的宏觀理論。不可逆過程熱力學是一個宏觀理論，它對于非平衡現(xiàn)象的解釋終究是有限度的。特別是熱力學理論無法闡明各種復雜結構的形成機制及系統(tǒng)的漲落特性，這些就需要更深入的理論──非平衡態(tài)統(tǒng)計物理學（見統(tǒng)計物理學）來完成。
在物理學、化學系統(tǒng)中，熱傳導、擴散、電導、化學反應等是一些基本的非平衡現(xiàn)象，應用不可逆過程熱力學的原理討論這些現(xiàn)象，可以得到有意義的具體結果。
5－9第二類永動機與第一類永動機有什么不同。
答：是否依靠單一熱源。第一類永動機：不消耗任何能量而能連續(xù)不斷做功的循環(huán)發(fā)動機，稱為第一類永動機。第二類永動機：從單一熱源取得熱量并使之完全轉化為機械能而又不引起其他變化的循環(huán)發(fā)
8、動機，稱為第二類永動機。
5－10T－s圖在熱力學應用中有什么重要作用？不可逆過程能否在T－s圖熵準確表示出來？
答：以T(氣溫)為橫坐標,，S(熵)為縱坐標的熱力圖。該圖可以同時表示系統(tǒng)所吸的熱及所做的功。不可逆過程無法再在T－s圖熵準確表示出來。
5－12閉口系統(tǒng)經歷一個不可逆過程，系統(tǒng)對外作功10kJ，并向外放熱5kJ，問該系統(tǒng)熵的變化是正、是負還是可正可負？
答：可正可負。熵是狀態(tài)參數(shù)，功和熱量都是過程量，所以系統(tǒng)熵變不能確定。
5－13閉口系統(tǒng)從熱源取熱5000kJ，系統(tǒng)的熵增加為20kJ／K，如系統(tǒng)在吸熱過程中溫度保持為300K，問這一過程是可逆的、不可逆的還是不能實現(xiàn)的。
答：5000/300<20 不可逆。
工程熱力學第五章思考題
