热力学二定律练习题市公开课金奖市赛课一等奖课件.pptx

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）不需要任何条件而可单独地自动进行过程称为（），这类过程都是（）。（2）不可逆循环热效率，必定低于（）可逆循环热效率。（3）写出三种热力学第二定律数学表示式（）、（）、（）。（4）孤立系统熵能够（），也能够（），但不也许（）。第1页第1页5.2是非判断及改错题：（1）只有一个热源是不也许实现热变功。（2）所有可逆循环热效率 都等于 。（3）任何不可逆循环都必有 。（4）系统没有从外界吸热，系统熵不也许增大。（5）自发过程是不可逆。（6）使系统熵增长过程一定是不可逆过程。（7）系统通过一个可逆过程后，其熵变为 （8）工作在温度分别为 和 两个相同恒温热源间一切热机，其循环热效率均相等。第2页第2页5.3 假如一台窗式空调机放在室内桌子上运营，问室温上升、下降、还是维持不变？5.4 制冷循环性能系数能否小于1或不小于1？那么对热泵循环性能系数又咋样?5.5 某人声称用120高压水蒸气通过传热将少许水温度提升到150。这合理吗？5.6 用热泵对房子采暖，其性能系数为2.5。即，热泵没消耗1kWh电力就给房间供热2.5Wh。这是否违反第一定律？为何？5.7 某人声称开发出电阻加热器每消耗1kwh电力就给房间供热1.2wh。这合理吗?是永动机吗？为何？第3页第3页5.8冬季利用热泵从大气中抽取热量用以维持15室温。当室内温度与大气温度相差1 时，通过墙壁与大气互换热流量约0.65W/K，求：(1)假如大气温度为一15 ，驱动热泵所需最小功 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 时通过墙壁与大气互换热量同上。如要维持室温15 ，问最大允许大气温度是多少度?第4页第4页供暖系数所需最小功率解（1）热泵供应室内热流量第5页第5页(2)从室内吸热率可逆制冷机制冷系数第6页第6页第7页第7页o5.9 某循环在700K热源及400K冷源之间工作以下图所表示，试判断是热机循环？还是制冷循环？是可逆循环？还是不可逆循环？o 解：依据热力学第一定律，无沦是热机机循环还是制冷循环；o 第8页第8页无论可逆是否，都有第9页第9页办法一 用克劳修斯积分判断设如图（b）所表示热机循环因此，热机循环不也许设如图（c）所表示热机循环依据克劳修斯不等式知，此循环是如图（c）所表示不可逆制冷循环第10页第10页办法二 用孤立系统熵增原理判断 取热源、冷源及循环工质为孤立系设如图（b）所表示热机循环则第11页第11页第12页第12页如图（c）所表示制冷循环第13页第13页o5.10是判断以下图（a）所表示可逆循环 大小与方向，循环净功W大小与方向以及 方向。o第一个情况，设循环自 热源吸热如图（b）对于可逆循环，克劳修斯积分第14页第14页解得第15页第15页第二种情况，若设循环向 热源吸热 如（c）对于可逆循环，克劳修斯积分即解得因此，循环中各量大小与方向如图（c）第16页第16页5.11请读者自行判断下列问题。（1）有一创造家声称创造了一个循环装置，从热源吸取热量1000KJ，可对外作功1200KJ，你认为下列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。第17页第17页（2）某制冷循环工质从温度为-73冷源吸1000KJ并将热量220KJ传给温度力27热源，此循环满足克劳修斯不等式要求吗？（3）如右图所表示循环，试判断下列情况 哪些是可逆?哪些是不可逆?哪些 是不了能？第18页第18页5.12 若封闭系统经历一过程，熵增为25KJ/K，从300K恒温热源吸热8000kJ，此过程可逆？不可逆？还是不也许？解：按题意，此过程中系统熵变 因此，过程中第19页第19页5.13 若系统从A态出发，经不可逆绝热过程到达B态。试证该系统从A态出发经可逆绝热过程不也许到达B态。由熵变表示式 对于绝热过程系统从A态出发，通过不可逆过程到达B态，则 因此第20页第20页 若可逆过程终态为 则因此因此 由于熵是状态参数,因此 和B不是同一个状态。因此证实系统由A 态出发经历可逆绝热过程不也许到达不可逆绝热过程终态。第21页第21页5.14 从553K热源直接向278K热源传热假如传热量为100KJ,此过程中总熵改变是多少?解：选取两热源构成孤立系统 为求热源 熵变，设在 和 之间 有一蓄热器，温度为 如右图 先求热源 熵变第22页第22页同理，为求热源 熵变设在 和 之间有一蓄热器，温度为 热源 熵变第23页第23页5.15在有活塞气缸装置中，将1kmol抱负气体在400K下从100kPa缓慢地定温压缩到1000kPa，计算下列三种情况下此过程气体熵变、热源熵变和总熵变。（a）过程中无摩擦损耗，而热源温度也为600K。（b）过程中无摩擦损耗，热源温度为300K。（c）过程中无摩擦损耗，比可逆压缩多消耗20%功，热 源温度为300K。解：（a）由于过程中无摩擦损耗，气缸中1kmol抱负气体压缩过程为可逆过程，所消耗功第24页第24页由热力学第一定律知 故第25页第25页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。第26页第26页（b）由于过程中无摩擦损耗，因此气体压缩所需要功及放出热量与（a）相同，即 热源温度 时，热源熵变 总熵增第27页第27页可见，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，比可逆压缩多消耗20%功，则此过程中功与热量为热源温度 时，热源熵变第28页第28页总熵增讨论：（1）（a）为可逆总熵为0，（b）（c）不可逆过程，总熵增长。（2）不可逆程度越大，则总熵增越大。（3）熵是状态参数，与过程无关。第29页第29页5.16 温室内100W电灯泡表面温度为110，试拟定此灯泡在稳定工作熵产率 解：认为此电灯泡为一封闭系统由于稳定工作，其热力学状态不变，于是有 U=常数 S=常数由热力学第一定律或第30页第30页按熵平衡方程有或第31页第31页5.17求出下述情况下，由于不可逆性引起作功效力损失。已知大气 ，温度 为300K。（1）将200KJ热直接从 、温度为400K恒温热源传给大气。（2）将200KJ热直接从大气传向 、温度200K恒温热源B。（3）200KJ热直接从热源A传给热源B。第32页第32页解：由题意画出示意图，见右侧（1）将200KJ热直接从400K恒温热源A传给300K大气时 热源A与大气构成系统熵变为第33页第33页此传热过程引起作功效力损失为（2）200KJ热直接从大气传向200K恒温热源B时.第34页第34页此过程不可逆引起作功效力损失为（3）200KJ直接从恒温热源A传给恒温热源B则第35页第35页作功效力损失为可见，（1）和（2）两过程综合效果与（3）过程相同第36页第36页