最新建环期末考试工程热力学答案

当制冷机用，从冷源吸热800K ，能否可能向热源放热2000kJ ？欲使之从冷源

吸热800kJ,至少需耗多少功？

解：利用孤立系统熵增原理来判断循环是否可行，孤立系由热源、冷源及热机组成，因此

iso H L E E 0S S S S S ∆=∆+∆+∆∆= （a ）

式中：和分别为热源及冷源的熵变；为循环的熵变，即工质的熵变。因为工质经循环恢复

到原来状态，所以

E 0S ∆= （b ）

而热源放热，所以

1H 1||2000kJ 2.055kJ/K 973K Q S T ∆=-

=-=- （c ） 冷源吸热，则

2L 2||800kJ 2.640kJ/K 303K

Q S T ∆=== （d ） 将式（b ）、（c ）、（d ）代入式（a ），得

( 2.055 2.6400)kJ/K 0sio S ∆=-++>

所以此循环能实现。

若将此热机当制冷机用，使其逆行，显然不可能进行，因为根据上面的分析，此热机

循环是不可逆循环。（2分）

6、有一刚性绝热容器，用隔板分隔成两部分，两部分的体积相等。设容器一边

盛有1kg 的空气，另一边为真空。当隔板抽出去以后，空气会充满整个容器达

到平衡，求此过程中1kg 空气热力学能的变化、焓的变化和熵的变化。

解：取整个刚性绝热容器为研究对象，根据热力学第一定律，可得W U Q +∆=。根据已

知条件，可知0,0==W Q ，因此0=∆U 。空气是理想气体，热力学能是温度的单值函

数，过程中热力学能不变，因此初终状态温度不变，既12T T =。

根据已知条件，空气自由膨胀后体积2V 是初始体积1V 的2倍，既：21

2=v v 带入理想气体熵的计算式，可得1kg 空气经历自由膨胀过程后的熵变：