2011工程热力学习题集(全)(3)

2019-04-14 21:08

⑵说法不对。根据卡诺定理,只是在“工作于同样温度的高温热源和同样温度的低温热源间”的条件下才能肯定不可逆循环的热效率一定小于可逆循环,离开了这一条件结论就不正确;

⑶说法也不正确。根据卡诺定理也应当是在“工作于同样温度的高温热源和同样温度的低温热源间”的条件下才能

?t?1?肯定所有可逆循环的热效率都相等,

T2T1,而且与工质的性质与关,与循环的种类无关。如果式中的温度分

?t?1?别采用各自的放热平均温度和吸热平均温度则公式就是正确的,即可逆循环的热效率都相等”,只能说所有可逆循环的热效率表达方式相同。

T2T1,不过这种情况下也不能说是“所有

?t?6. 循环热效率公式

q1?q2q1?t?和

T1?T2T1是否完全相同?各适用于哪些场合?

答:不完全相同。前者是循环热效率的普遍表达,适用于任何循环;后者是卡诺循环热效率的表达,仅适用于卡诺循环,或同样工作于温度为T1的高温热源和温度为T2的低温热源间的一切可逆循环。 7. 与大气温度相同的压缩空气可以膨胀作功,这一事实是否违反了热力学第二定律?

答:不矛盾。压缩空气虽然与大气有相同温度,但压力较高,与大气不处于相互平衡的状态,当压缩空气过渡到与大气相平衡时,过程中利用系统的作功能力可以作功,这种作功并非依靠冷却单一热源,而是依靠压缩空气的状态变化。况且,作功过程中压缩空气的状态并不依循环过程变化。 8. 下述说法是否正确:.

⑴ 熵增大的过程必定为吸热过程: ⑵ 熵减小的过程必为放热过程; ⑶ 定熵过程必为可逆绝热过程。

答:⑴说法不对。系统的熵变来源于熵产和热熵流两个部分,不可逆绝热过程中工质并未从外界吸热,但由于存在熵产工质的熵也会因而增大;

⑵说法是对的。系统的熵变来源于熵产和热熵流两个部分,其中熵产必定是正值,因而仅当系统放热,热熵流为负值时,系统的熵值才可能减小;

⑶这种说法原则上是不对的。系统的熵变来源于熵产和热熵流两个部分,其中熵产必定是正值,对于不可逆的放热过程,其热熵流为负值,当热熵流在绝对数值上恰好与熵产一样时,过程将成为定熵的。因此:可逆的绝热过程为定熵过程,而定熵过程却不一定是绝热过程。 9. 下述说法是否有错误:

⑴ 熵增大的过程必为不可逆过程;⑵ 使系统熵增大的过程必为不可逆过程; ⑶ 熵产Sg > 0的过程必为不可逆过程;⑷ 不可逆过程的熵变?S无法计算; ⑸ 如果从同一初始态到同一终态有两条途径,一为可逆,另一为不可逆,则

?S不可逆??S可逆 、

Sf,不可逆?Sf,可逆 、

Sg,不可逆?Sg,可逆 ;

⑹ 不可逆绝热膨胀的终态熵大于初态熵,S2>S1,不可逆绝热压缩的终态熵小于初态熵S2

环有

?ds?0;?dq?0Tr。

答:⑴说法不正确。系统的熵变来源于熵产和热熵流两个部分,其中熵产必定是正值(含零),热熵流则可为正值,亦可为负值。当系统吸热时热熵流为正值,即便是可逆过程(熵产为零)系统的熵也增大;

⑵此说法与⑴是一样的。如果所说的“系统”指的是孤立系统则说法是正确的。不过实在不应该这样含糊“系统”这一概念!

⑶根据熵产原理,这一说法是正确的。

⑷此说法完全错误。熵是状态参数,只要过程的初、终状态确定了,系统的熵变就完全确定,与过程无关。因此,不可逆过程熵变的计算方法之一便是借助同样初、终状态的可逆过程来进行计算。至于利用熵的一般关系式进行熵变计算,它们根本就与过程无关。

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⑸ 根据熵为状态参数知,两种过程的端点状态相同时应有相同的熵变,认为不可逆过程将有熵产生,而可逆过程则不会产生熵,因此说

?S不可逆??S可逆 是错误的;

Sg,不可逆?Sg,可逆 是正确的; ,过程可逆时

熵是状态参数,过程端点状态相同时应有相同熵变,由系统熵方程

?S?Sf?Sg,而不是

?S?Sf,可逆。

;不可逆时

Sf,不可逆??S?Sg,不可逆,式中

Sg,不可逆?0,可见应有

Sf,可逆?Sf,不可逆 Sf,不可逆?Sf,可逆 ⑹此说法不对。根据熵产原理,系统经历不可逆绝热过程后,无论是膨胀或受压缩,其熵都将增大。 ⑺由熵为状态参数知,工质经过循环过程后其熵应不变,

ds?0?所以认为是不正确的;根据克劳修斯不等式知,

?dq?0Tr是正确的。10. 从点a开始有两个可逆过程::定

容过程a-b和定压过程a-c,b、c两点在同一条绝热线上(见

T 图5-33),问qa-b和qa-c哪个大?并在T-s图上表示过程a-b、b a-c及qa-b、qa-c 。(提示::可根据循环a-b-c-a考虑。) c 答:根据循环a-b-c-a的情况应是正循环,即循环的吸热量应大于循环的放热量(指绝

a 对值)。其中qa-b为循环的吸热量,qc-a为循环的放热量,由此,知qa-b > qa-c 在T-s图上

sb s sa

qa-b的大小如面积abcsbsaa所示; qa-c的大小如面积acsbsaa所示;

11. 由同一初态经可逆绝热压缩和不可逆绝热压缩两种过程将某种理想气体压缩到相同的终压,在P-v图和T-s图上画出两过程,并在T-s图上示出两过程的技术功及不可逆过程的火用损失。 答:作图如下

图中12s为可逆绝热压缩;12为不可逆绝热压缩。 T1?=T1

面积1?2ss1s1?1?为可逆绝热压缩消耗的技术功; 面积1?2s2s1?1?为不可逆绝热压缩消耗的技术功。

T0为环境温度,带阴影线部分面积为不可逆过程的火用损失。

P2 P1 P T 2 2s 2s 2 P2 T1 1? 1 12. 立系统中进行了P1 T0

可用能损失 1 t1 ⑴可逆过程;⑵不可

s1 s2 s s1? v 逆过程。问孤立系统的总能、总熵、总火用各自如何变化?

答:经历可逆过程后,孤立系统的总能、总熵、总火用均不改变;

经历不可逆过程后,孤立系统的总能将保持不变,总熵将增加,总火用 将减少。

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