工程熱力學(xué)第五章思考題

《工程熱力學(xué)第五章思考題》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《工程熱力學(xué)第五章思考題（3頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、工程熱力學(xué)第五章思考題 5-1 熱力學(xué)第二定律的下列說法能否成立？ （1）功量可以轉(zhuǎn)換成熱量，但熱量不能轉(zhuǎn)換成功量。 答：違反熱力學(xué)第一定律。功量可以轉(zhuǎn)換成熱量，熱量不能自發(fā)轉(zhuǎn)換成功量。 熱力學(xué)第二定律的開爾文敘述強調(diào)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(zhuǎn)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(jīng)驗事實出發(fā)，補充說明熱不能自發(fā)轉(zhuǎn)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(fù)至原態(tài)，且相互作用中

2、所涉及到的外界也回復(fù)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(xué)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(zhì)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(zhì)熵的變化大于可逆過程工質(zhì)熵的變化。 答：熵是狀態(tài)參數(shù)，和過程無關(guān)，其變化應(yīng)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(zhì)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?？ㄖZ熱機的熱效率只取決于高溫?zé)嵩醇暗蜏責(zé)嵩吹臏囟龋岣吒邷責(zé)嵩吹臏囟群徒档偷蜏責(zé)嵩吹臏囟染商岣哐h(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(xué)能、焓及熵與混合前兩種氣體的熱力學(xué)能、焓及熵之和是否相等？ 答：不相等。熵增加，焓不變，熱力學(xué)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(zhì)、任何循環(huán)，后者是用于任何工質(zhì)、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(xué)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(zhì)的狀態(tài)發(fā)生了變化，所以不違背熱力學(xué)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(xué)現(xiàn)象的宏觀理論。不可逆過程熱力學(xué)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(xué)理論無法闡明各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)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(xué)（見統(tǒng)計物理學(xué)）來完成。 在物理學(xué)、化學(xué)系統(tǒng)中，熱傳導(dǎo)、擴散、電導(dǎo)、化學(xué)反應(yīng)等是一些基本的非平衡現(xiàn)象，應(yīng)用不可逆過程熱力學(xué)的原理討論這些現(xiàn)象，可以得到有意義的具體結(jié)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(zhuǎn)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(xué)應(yīng)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(jīng)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。