工程热力学思考题

工程热力学第五章思考题5-1 热力学第二定律的下列说法能否成立？

（1）功量可以转换成热量，但热量不能转换成功量。

答：违反热力学第一定律。功量可以转换成热量，热量不能自发转换成功量。

热力学第二定律的开尔文叙述强调的是循环的热机，但对于可逆定温过程，所吸收的热量可以全部转换为功量，与此同时自身状态也发生了变化。从自发过程是单向发生的经验事实出发，补充说明热不能自发转化为功。

（2）自发过程是不可逆的，但非自发过程是可逆的。

熵增大反映就能自发进行。而放热反应会使环境获得热量，熵增为ΔH/T。体系的熵也可以减小，只要减小的量小于ΔH/T，总熵就为正，反应就能自发进行。

（5）系统熵减少的过程必须是放热过程。可以是吸热过程吗？

答：放热的过程同时吸热。

（6）对不可逆循环，工质熵的变化∮ds 0。

答：∮ds=0。

（7）在相同的初、终态之间，进行可逆过程与不可逆过程，则不可逆过程中工质熵的变化大于可逆过程工质熵的变化。

答：熵是状态参数，和过程无关，其变化应该相等。

（8）在相同的初、终态之间，进行可逆过程与不可逆过程，则两过程中，工质与外界之间传递的热量不相等。

答：因为热源等条件没有确定。

5－3循环的热效率越高，则循环净功越大；反之，循环的净功越多，则循环的热效率也越高，对吗？

答：此说法不对。循环净功并不唯一取决于热效率，得综合考虑Wnet和Q1。卡诺热机的热效率只取决于高温热源及低温热源的温度，提高高温热源的温度和降低低温热源的温度均可提高循环热效率。

5

5

5

5

5

5－9第二类永动机与第一类永动机有什么不同。

答：是否依靠单一热源。第一类永动机：不消耗任何能量而能连续不断做功的循环发动机，称为第一类永动机。第二类永动机：从单一热源取得热量并使之完全转化为机械能而又不引起其他变化的循环发动机，称为第二类永动机。

5－10T－s图在热力学应用中有什么重要作用？不可逆过程能否在T－s图熵准确表示出来？答：以T(气温)为横坐标,，S(熵)为纵坐标的热力图。该图可以同时表示系统所吸的热及所做的功。不可逆过程无法再在T－s图熵准确表示出来。

5－12闭口系统经历一个不可逆过程，系统对外作功10kJ，并向外放热5kJ，问该系统熵的变化是正、是负还是可正可负？

答：可正可负。熵是状态参数，功和热量都是过程量，所以系统熵变不能确定。

5－13闭口系统从热源取热5000kJ，系统的熵增加为20kJ／K，如系统在吸热过程中温度保持为300K，问这一过程是可逆的、不可逆的还是不能实现的。

答：5000/300<20 不可逆。