热力学第二定律练习题ppt课件

1、第五章第五章 热力学第二定律热力学第二定律 练习题练习题5.1、填空题1不需求任何条件而可单独地自动进展的过程称为，这类过程都是。2不可逆循环的热效率，必定低于可逆循环的热效率。3写出三种热力学第二定律的数学表达式、。4孤立系统的熵可以，也可以，但不能够。5.2是非判别及改错题：1只需一个热源是不能够实现热变功的。2一切可逆循环的热效率 都等于 。3任何不可逆循环都必有 。4系统没有从外界吸热，系统的熵不能够增大。5自发过程是不可逆的。6使系统熵添加的过程一定是不可逆过程。7系统经过一个可逆过程后，其熵变为 8 任务在温度分别为 和 的两个一样恒温热源间的一切热机，其循环热效率均相等。i211

2、/TT/0q TQST1T2T5.3 假设一台窗式空调机放在室内桌子上运转，问室温上升、 下降、还是维持不变？5.4 制冷循环的性能系数能否小于1或大于1？那么对热泵循环的性能系数又咋样?5.5 某人声称用120的高压水蒸气经过传热将少量的水的温度提高到150。这合理吗？5.6 用热泵对房子采暖，其性能系数为2.5。即，热泵没耗费1kWh电力就给房间供热2.5Wh。这能否违反第一定律？为什么？5.7 某人声称开发出电阻加热器每耗费1kwh电力就给房间供热1.2wh。这合理吗?是永动机吗？为什么？5.8冬季利用热泵从大气中抽取热量用以维持15的室温。当室内温度与大气温度相差1 时，经过墙壁与大气

3、交换的热流量约0.65W/K，求： (1)假设大气温度为一15 ，驱动热泵所需的最小功 率是多少。 (2)夏季，将同一台热泵用于室内空调，热泵输入功率及 温差为1 时经过墙壁与大气交换的热量同上。如要维持室温15 ，问最大允许的大气温度是多少度? 供暖系数所需最小功率00.65()19.5QttKW09.6QTPTT2.03QWKW解1热泵供应室内的热流量(2)从室内吸热率可逆制冷机的制冷系数NoImage00.65(15273)QTKW00288288QTPTTT00288288TT于是0.65 （-288）=2.03 （）02.03 288899.50.65T2（-288）0318TK5.

4、9 某循环在700K的热源及400K的冷源之间任务如以下图所示，试判别是热机循环？还是制冷循环？是可逆循环？还是不可逆循环？ 解：根据热力学第一定律，无沦是热机机循环还是制冷循环； NoImage无论可逆与否，都有12QQW即 1Q所以 =10000-40000=14000KW QW方法一 用克劳修斯积分判别设如图b所示的热机循环所以，热机循环不能够设如图c所示的热机循环根据克劳修斯不等式知，此循环是如图c所示的不可逆制冷循环NoImage12r12100QQQKJTTT12r12140004000100700400QQQKJTTT 方法二 用孤立系统熵增原理判别 取热源、冷源及循环工质为孤立

5、系设如图b所示热机循环那么111400020/700QKJ KT H热源熵变 S22400010/400QKJ KTL冷源熵变 S0E热机工质熵变 热源熵变 S10/KJ KisoHLE那么,孤立系统熵变 SS + SS根据孤立系统熵变原理，次热机循环不可能。111400020/700QKJ KTHS22400010/400QKJ KT LS如图c所示的制冷循环0ES10/0KJ K isoHLE所以 SS + SS因此，此循环为不可逆循环。5.10是判别如以下图a所示的可逆循环 的大小与方向，循环净功W的大小与方向以及 的方向。第一种情况，设循环自 的热源吸热如图b对于可逆循环，克劳修斯积分

6、NoImage3Q2Q2200TK解得312r1230QQQQTTTT31500QKJ 123300WQQQKJ 第二种情况，假设设循环向 的热源吸热 如c 对于可逆循环，克劳修斯积分即解得所以，循环中各量大小与方向如图c2200TK2800QKJ312r1230QQQQTTTT3900QKJ123500WQQQKJ5.11请读者自行判别以下问题。1有一发明家声称发明了一种循环安装，从热源汲取热量1000KJ，可对外作功1200KJ，他以为以下四个答案中哪一个正确. 1违反第-定律。 2违反第二定律。 3既违反第一定律也违反第二定律。 4不违反第一定律和第二定律。2某制冷循环工质从温度为-73

7、的冷源吸1000KJ并将热量220KJ传给温度力27的热源，此循环满足克劳修斯不等式的要求吗？3如右图所示的循环，试判别以下情况 哪些是可逆的?哪些是不可逆的?哪些 是不了能的？1)1000,250;2)2000,2400;3)3000,250;LLHQKJ WKJQKJ WKJQKJ WKJ5.12 假设封锁系统阅历一过程，熵增为25KJ/K，从300K的恒温热源吸热8000kJ，此过程可逆？不可逆？还是不能够？解：按题意，此过程中系统熵变 因此，过程中25/KJ KSr25/26.7/QKJ KKJ KTS此过程不可能800026.7300rrQQKJTT5.13 假设系统从A态出发，经不

8、可逆绝热过程到达B态。试证该系统从A态出发经可逆绝热过程不能够到达B态。 由熵变表达式 对于绝热过程系统从A态出发，经过不可逆过程到达B态，那么 所以rdQSTd0S 0ABBASSSBASS 假设可逆过程终态为 那么所以因此 由于熵是形状参数,所以 和B不是同一个形状。因此证明系统由A 态出发阅历可逆绝热过程不能够到达不可逆绝热过程的终态。BB0AABBSSSABSSBBSS5.14 从553K的热源直接向278K的热源传热假设传热量为100KJ,此过程中总熵变化是多少? 解：选取两热源组成的孤立系统 为求热源 的熵变，设在 和 之间 有一蓄热器，温度为 如右图 先求热源 的熵变1T1T2T

9、11553TTK1T11000.181/553QKJ KT 1S热源放热，熵变为负值同理，为求热源 的熵变设在 和 之间有一蓄热器，温度为 热源 的熵变1T2T2T22553TTK2T2QT2S120.1789/0QQKJ KTT 12孤立系统总熵变化SS + S5.15在有活塞的气缸安装中，将1kmol理想气体在400K下从100kPa缓慢地定温紧缩到1000kPa，计算以下三种情况下此过程的气体熵变、热源熵变和总熵变。 a过程中无摩擦损耗，而热源的温度也为600K。 b过程中无摩擦损耗，热源的温度为300K。 c过程中无摩擦损耗，比可逆紧缩多耗费20%的功，热 源温度为300K。 解：a由

10、于过程中无摩擦损耗，气缸中1kmol的理想气体的紧缩过程为可逆过程，所耗费的功由热力学第一定律知 故0U117657.75QWKJ 1122lnln1008.03143 400 ln10007657.75ppWpdVpVRTppKJ 气体定温过程熵变为热源温度 时，热源熵变总熵变此过程完全可逆，因此孤立系统熵增为零。211000ln8.3143ln19.14/100pSRKJ Kp 1400rTK117657.7519.14/400rQKJ KTr1S110rSSS b由于过程中无摩擦损耗，因此气体紧缩所需求的功及放出的热量与a一样，即 热源温度 时，热源熵变 总熵增2300RTK227657

11、.75QWKJ 19.14/SKJ K 7657.7525.53/300KJ Kr2S可见，由于温差引起整个系统不可逆性c由于过程中有摩擦损耗，比可逆紧缩多耗费20%的功，那么此过程中功与热量为热源温度 时，热源熵变226.39/0rSSSKJ K 339189.30QWKJ 19.14/SKJ K 3300rTK总熵增讨论：1a为可逆总熵为0，bc不可逆过程，总熵添加。2不可逆程度越大，那么总熵增越大。3熵是形状参数，与过程无关。9189.3030.63/300KJ Kr3S3321.49/rSSSKJ K 5.16 温室内100W电灯泡的外表温度为110，试确定此灯泡在稳定任务的的熵产率

12、解：以为此电灯泡为一封锁系统由于稳定任务，其热力学形状不变，于是有 U=常数 S=常数由热力学第一定律或0QWU100QPW 按熵平衡方程有或0gQSST 1000.261/383gQSW KT 5.17求出下述情况下，由于不可逆性引起的作功才干损失。知大气 ，温度 为300K。1将200KJ的热直接从 、温度为400K的恒温热源传给大气。2将200KJ的热直接从大气传向 、 温度200K恒温热源B。3200KJ的热直接从热源A传给热源B。0101325app0T0App0Bpp解：由题意画出表示图，见右侧1将200KJ的热直接从400K恒温热源A传给300K的大气时 热源A与大气组成的系统熵变为0.167/KJ K 1A0SSS2000.5/400AQKJ KT AS02000.667/300QKJ KT0S此传热过程引起的作功才干损失为2200KJ的热直接从大气传向200K恒温热源B时.01300 0.16750.1TSKJ 02001/2002000