.,1,第二章習題課,.,2,一、簡答題,.,3,基本概念和熱力學第一定律,1.當真空表指示數值愈大時，表明被測對象的實際壓力愈大還是愈小？,答：真空表指示數值愈大時，表明被測對象的實際壓力愈小。,2.不可逆過程是無法回復到初態的過程，這種說法是否正確？,答：不正確。不可逆過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回復到初態，并不是不能回復到初態。,.,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，空氣將充滿整個容器。問：空氣的熱力學能如何變化？空氣是否作出了功？能否在坐標圖上表示此過程？為什么？,答：（1）空氣絕熱自由膨脹過程的熱力學能不變。（2）空氣對外不做功。（3）不能在坐標圖上以實線表示此過程，因為不是準靜態過程。,.,5,4.“任何沒有體積變化的過程就一定不對外作功”的說法是否正確？,答：不正確，因為外功的含義很廣，比如電磁功、表面張力功等等，如果只考慮容積功的話，那么沒有容積變化的過程就一定不對外作功。,5.試比較圖1所示的過程1-2與過程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.下列說法是否正確？,氣體膨脹時一定對外作功。,答：錯，比如氣體向真空中的絕熱自由膨脹，對外不作功。,氣體被壓縮時一定消耗外功。,答：對，因為根據熱力學第二定律，氣體是不可能自壓縮的，要想壓縮體積，必須借助于外功。,氣體膨脹時必須對其加熱。,答：錯，比如氣體向真空中絕熱自由膨脹，不用對其加熱。,氣體邊膨脹邊放熱是可能的。,答：對，如多變過程，當n大于k時，可實現邊膨脹邊放熱。,.,7,氣體邊被壓縮邊吸入熱量是不可能的。,答：錯，如多變過程，當n大于k時，可實現邊壓縮邊吸熱。,對工質加熱，其溫度反而降低，這種情況不可能。,答：錯，比如多變過程，當n大于1，小于k時，可實現對工質加熱，其溫度反而降低。,7.說明下列各式的應用條件：,答：閉口系統的任何過程，任何工質。,答：閉口系統的可逆過程，任何工質。,.,8,答：開口系統的穩定流動過程，并且技術功為零，任何工質。,答：開口系統的穩定定壓流動過程，并且技術功為零；或者閉口系統的可逆定壓過程。,.,9,熱力學第二定律,.,10,一、下列說法是否正確？為什么？,熵增大的過程為不可逆過程。,答：不正確。只有孤立系統才可以這樣說。,不可逆過程的熵變S無法計算。,答：不正確。S為狀態參數，和過程無關，知道初態和終態就可以計算。,（3）若工質從某一初態經可逆與不可逆途徑到達同一終態，則不可逆途徑的S必大于可逆途徑的S。,答；不對，S為狀態參數，和過程無關，S相等。,（4）工質經歷不可逆循環后S0。,答：不對，工質經歷可逆和不可逆循環后都回到初態，所以熵變為零。,(5)自然界的過程都是朝著熵增的方向進行的，因此熵減小的過程不可能實現。,答：不對，比如系統的理想氣體的可逆定溫壓縮過程，系統對外放熱，熵減小。,.,11,二、判斷各情況的熵變,（1）閉口系經歷一可逆變化過程，系統與外界交換功量10kJ，熱量-10kJ，系統熵變。,減少,（2）閉口系經歷一不可逆變化過程，系統與外界交換功量10kJ，熱量-10kJ，系統熵變。,不一定,（3）在一穩態穩流裝置內工作的流體經歷一不可逆過程,裝置作功20kJ，與外界交換熱量-15kJ，流體進出口熵變。,不一定,（4）在一穩態穩流裝置內工作的流體，經歷一可逆過程，裝置作功20kJ，與外界交換熱量-15kJ，流體進出口熵變。,5）流體在穩態穩流的情況下按不可逆絕熱變化，系統對外作功10kJ，此開口系統的熵變。,（5）流體在穩態穩流的情況下按不可逆絕熱變化，系統對外作功10kJ，此開口系統的熵變。,減少,變大,.,12,三、簡答題,”循環輸出凈功愈大，則熱效率愈高；可逆循環的熱效率都相等；不可逆循環的熱效率一定小于可逆循環的熱效率。”這些說法是否正確？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，循環輸出的凈功愈大，則熱效率愈高。不是所有的可逆循環的熱效率都相等，必須保證在相同的條件下。在相同的條件下，不可逆循環的熱效率一定小于可逆循環的熱效率。,2.熱力學第二定律可否表述為“機械能可以全部變為熱能，而熱能不可能全部變為機械能”？,答：否。必須保證過程結束后對系統和外界沒有造成任何影響。否則熱能可以全部變為機械能，比如理想氣體的定溫膨脹過程，系統把從外界吸收的熱量全部轉化為機械能，外界雖然沒有任何任何變化，但是系統的體積發生改變了。,.,13,3.系統在某過程中從熱源吸熱20kJ，對外作功25kJ，請問能否通過可逆絕熱過程使系統回到初態？為什么？能否通過不可逆絕熱過程使系統回到初態？,答：否！系統吸熱熵增加。要使系統回到初態，新的過程必須使系統熵減少。而可逆絕熱過程熵不變，不可逆絕熱過程熵增加，因而不可能通過一個可逆絕熱過程或者一個不可逆絕熱過程使系統回到初態。,4.既然能量是守恒的，那還有什么能量損失呢？,答：熱力學第一定律表明能量在轉移和轉換過程中，能量數量是守恒不變的。但是由于在能量轉移和轉換的實際過程中不可避免地存在各種不可逆因素，如相對運動的物體之間的摩擦以及傳熱過程中的溫差，等等，這些不可逆因素總會造成能量轉移和轉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量上的而是能量質量上的，即由可用能變成廢熱的不可逆損失，這就是熱力學第二定律所揭示的另外一種意義上的能量損失。,.,14,二、計算分析題,.,15,1、定量工質，經歷了一個由四個過程組成的循環，試填充下表中所缺的數據。,解：求解依據：,對于過程：,對于循環：,.,16,2.如圖某循環在700K的熱源及400K的冷源之間工作。試判別循環是熱機循環還是制冷循環，可逆還是不可逆?,解：,.,17,方法1：卡諾定理,設為制冷循環,設為熱機循環,.,18,不可能發生。,設為制冷循環：,符合克勞修斯不等式，循環可以實現。,方法2：工質的熱力循環,設為熱機循環：,不可逆的制冷循環。,違背克勞修斯不等式，循環不能實現。,.,19,方法3:孤立系統熵增原理,設為熱機循環。將熱源、熱機、冷源劃為孤立系統。,高溫熱源放熱,低溫熱源吸熱,工質在熱機中循環,違背孤立系統熵增原理，熱機循環不能實現。,設為制冷循環。熱源熱量的正負號與熱機相反，仍取孤立系統