第二章-習(xí)題課

.,1,第二章習(xí)題課,.,2,一、簡(jiǎn)答題,.,3,基本概念和熱力學(xué)第一定律,1.當(dāng)真空表指示數(shù)值愈大時(shí)，表明被測(cè)對(duì)象的實(shí)際壓力愈大還是愈??？,答：真空表指示數(shù)值愈大時(shí)，表明被測(cè)對(duì)象的實(shí)際壓力愈小。,2.不可逆過(guò)程是無(wú)法回復(fù)到初態(tài)的過(guò)程，這種說(shuō)法是否正確？,答：不正確。不可逆過(guò)程是指不論用任何方法都不能在外界不遺留任何變化的情況下使系統(tǒng)回復(fù)到初態(tài)，并不是不能回復(fù)到初態(tài)。,.,4,3.絕熱剛性容器，中間用隔板分為兩部分，左邊盛有空氣，右邊為真空，抽掉隔板，空氣將充滿整個(gè)容器。問(wèn)：空氣的熱力學(xué)能如何變化？空氣是否作出了功？能否在坐標(biāo)圖上表示此過(guò)程？為什么？,答：（1）空氣絕熱自由膨脹過(guò)程的熱力學(xué)能不變。（2）空氣對(duì)外不做功。（3）不能在坐標(biāo)圖上以實(shí)線表示此過(guò)程，因?yàn)椴皇菧?zhǔn)靜態(tài)過(guò)程。,.,5,4.“任何沒(méi)有體積變化的過(guò)程就一定不對(duì)外作功”的說(shuō)法是否正確？,答：不正確，因?yàn)橥夤Φ暮x很廣，比如電磁功、表面張力功等等，如果只考慮容積功的話，那么沒(méi)有容積變化的過(guò)程就一定不對(duì)外作功。,5.試比較圖1所示的過(guò)程1-2與過(guò)程1-a-2中下列各量的大小：W12與W1a2；(2)DU12與DU1a2；(3)Q12與Q1a2,圖1思考題5附圖,答：（1）W1a2大。,（2）一樣大。,（3）Q1a2大。,.,6,6.下列說(shuō)法是否正確？,氣體膨脹時(shí)一定對(duì)外作功。,答：錯(cuò)，比如氣體向真空中的絕熱自由膨脹，對(duì)外不作功。,氣體被壓縮時(shí)一定消耗外功。,答：對(duì)，因?yàn)楦鶕?jù)熱力學(xué)第二定律，氣體是不可能自壓縮的，要想壓縮體積，必須借助于外功。,氣體膨脹時(shí)必須對(duì)其加熱。,答：錯(cuò)，比如氣體向真空中絕熱自由膨脹，不用對(duì)其加熱。,氣體邊膨脹邊放熱是可能的。,答：對(duì)，如多變過(guò)程，當(dāng)n大于k時(shí)，可實(shí)現(xiàn)邊膨脹邊放熱。,.,7,氣體邊被壓縮邊吸入熱量是不可能的。,答：錯(cuò)，如多變過(guò)程，當(dāng)n大于k時(shí)，可實(shí)現(xiàn)邊壓縮邊吸熱。,對(duì)工質(zhì)加熱，其溫度反而降低，這種情況不可能。,答：錯(cuò)，比如多變過(guò)程，當(dāng)n大于1，小于k時(shí)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)工質(zhì)加熱，其溫度反而降低。,7.說(shuō)明下列各式的應(yīng)用條件：,答：閉口系統(tǒng)的任何過(guò)程，任何工質(zhì)。,答：閉口系統(tǒng)的可逆過(guò)程，任何工質(zhì)。,.,8,答：開(kāi)口系統(tǒng)的穩(wěn)定流動(dòng)過(guò)程，并且技術(shù)功為零，任何工質(zhì)。,答：開(kāi)口系統(tǒng)的穩(wěn)定定壓流動(dòng)過(guò)程，并且技術(shù)功為零；或者閉口系統(tǒng)的可逆定壓過(guò)程。,.,9,熱力學(xué)第二定律,.,10,一、下列說(shuō)法是否正確？為什么？,熵增大的過(guò)程為不可逆過(guò)程。,答：不正確。只有孤立系統(tǒng)才可以這樣說(shuō)。,不可逆過(guò)程的熵變S無(wú)法計(jì)算。,答：不正確。S為狀態(tài)參數(shù)，和過(guò)程無(wú)關(guān)，知道初態(tài)和終態(tài)就可以計(jì)算。,（3）若工質(zhì)從某一初態(tài)經(jīng)可逆與不可逆途徑到達(dá)同一終態(tài)，則不可逆途徑的S必大于可逆途徑的S。,答；不對(duì)，S為狀態(tài)參數(shù)，和過(guò)程無(wú)關(guān)，S相等。,（4）工質(zhì)經(jīng)歷不可逆循環(huán)后S0。,答：不對(duì)，工質(zhì)經(jīng)歷可逆和不可逆循環(huán)后都回到初態(tài)，所以熵變?yōu)榱恪?(5)自然界的過(guò)程都是朝著熵增的方向進(jìn)行的，因此熵減小的過(guò)程不可能實(shí)現(xiàn)。,答：不對(duì)，比如系統(tǒng)的理想氣體的可逆定溫壓縮過(guò)程，系統(tǒng)對(duì)外放熱，熵減小。,.,11,二、判斷各情況的熵變,（1）閉口系經(jīng)歷一可逆變化過(guò)程，系統(tǒng)與外界交換功量10kJ，熱量-10kJ，系統(tǒng)熵變。,減少,（2）閉口系經(jīng)歷一不可逆變化過(guò)程，系統(tǒng)與外界交換功量10kJ，熱量-10kJ，系統(tǒng)熵變。,不一定,（3）在一穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流裝置內(nèi)工作的流體經(jīng)歷一不可逆過(guò)程,裝置作功20kJ，與外界交換熱量-15kJ，流體進(jìn)出口熵變。,不一定,（4）在一穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流裝置內(nèi)工作的流體，經(jīng)歷一可逆過(guò)程，裝置作功20kJ，與外界交換熱量-15kJ，流體進(jìn)出口熵變。,5）流體在穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流的情況下按不可逆絕熱變化，系統(tǒng)對(duì)外作功10kJ，此開(kāi)口系統(tǒng)的熵變。,（5）流體在穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流的情況下按不可逆絕熱變化，系統(tǒng)對(duì)外作功10kJ，此開(kāi)口系統(tǒng)的熵變。,減少,變大,.,12,三、簡(jiǎn)答題,”循環(huán)輸出凈功愈大，則熱效率愈高；可逆循環(huán)的熱效率都相等；不可逆循環(huán)的熱效率一定小于可逆循環(huán)的熱效率?！边@些說(shuō)法是否正確？為什么？,答：不正確，熱效率為輸出凈功和吸熱量的比，因此在相同吸熱量的條件下，循環(huán)輸出的凈功愈大，則熱效率愈高。不是所有的可逆循環(huán)的熱效率都相等，必須保證在相同的條件下。在相同的條件下，不可逆循環(huán)的熱效率一定小于可逆循環(huán)的熱效率。,2.熱力學(xué)第二定律可否表述為“機(jī)械能可以全部變?yōu)闊崮?，而熱能不可能全部變?yōu)闄C(jī)械能”？,答：否。必須保證過(guò)程結(jié)束后對(duì)系統(tǒng)和外界沒(méi)有造成任何影響。否則熱能可以全部變?yōu)闄C(jī)械能，比如理想氣體的定溫膨脹過(guò)程，系統(tǒng)把從外界吸收的熱量全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，外界雖然沒(méi)有任何任何變化，但是系統(tǒng)的體積發(fā)生改變了。,.,13,3.系統(tǒng)在某過(guò)程中從熱源吸熱20kJ，對(duì)外作功25kJ，請(qǐng)問(wèn)能否通過(guò)可逆絕熱過(guò)程使系統(tǒng)回到初態(tài)？為什么？能否通過(guò)不可逆絕熱過(guò)程使系統(tǒng)回到初態(tài)？,答：否！系統(tǒng)吸熱熵增加。要使系統(tǒng)回到初態(tài)，新的過(guò)程必須使系統(tǒng)熵減少。而可逆絕熱過(guò)程熵不變，不可逆絕熱過(guò)程熵增加，因而不可能通過(guò)一個(gè)可逆絕熱過(guò)程或者一個(gè)不可逆絕熱過(guò)程使系統(tǒng)回到初態(tài)。,4.既然能量是守恒的，那還有什么能量損失呢？,答：熱力學(xué)第一定律表明能量在轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)換過(guò)程中，能量數(shù)量是守恒不變的。但是由于在能量轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)換的實(shí)際過(guò)程中不可避免地存在各種不可逆因素，如相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體之間的摩擦以及傳熱過(guò)程中的溫差，等等，這些不可逆因素總會(huì)造成能量轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)換后能量品位的降低和做功能力的減少，而這種降低或減少不是能量數(shù)量上的而是能量質(zhì)量上的，即由可用能變成廢熱的不可逆損失，這就是熱力學(xué)第二定律所揭示的另外一種意義上的能量損失。,.,14,二、計(jì)算分析題,.,15,1、定量工質(zhì)，經(jīng)歷了一個(gè)由四個(gè)過(guò)程組成的循環(huán)，試填充下表中所缺的數(shù)據(jù)。,解：求解依據(jù)：,對(duì)于過(guò)程：,對(duì)于循環(huán)：,.,16,2.如圖某循環(huán)在700K的熱源及400K的冷源之間工作。試判別循環(huán)是熱機(jī)循環(huán)還是制冷循環(huán)，可逆還是不可逆?,解：,.,17,方法1：卡諾定理,設(shè)為制冷循環(huán),設(shè)為熱機(jī)循環(huán),.,18,不可能發(fā)生。,設(shè)為制冷循環(huán)：,符合克勞修斯不等式，循環(huán)可以實(shí)現(xiàn)。,方法2：工質(zhì)的熱力循環(huán),設(shè)為熱機(jī)循環(huán)：,不可逆的制冷循環(huán)。,違背克勞修斯不等式，循環(huán)不能實(shí)現(xiàn)。,.,19,方法3:孤立系統(tǒng)熵增原理,設(shè)為熱機(jī)循環(huán)。將熱源、熱機(jī)、冷源劃為孤立系統(tǒng)。,高溫?zé)嵩捶艧?低溫?zé)嵩次鼰?工質(zhì)在熱機(jī)中循環(huán),違背孤立系統(tǒng)熵增原理，熱機(jī)循環(huán)不能實(shí)現(xiàn)。,設(shè)為制冷循環(huán)。熱源熱量的正負(fù)號(hào)與熱機(jī)相反，仍取孤立系統(tǒng)