精品文档
减少，但没有可逆放热过程熵减少那么多。
（3） 错。不可逆放热过程，当放热引起的熵减等于不可逆引起的熵增时（亦即当放热量等于不可逆耗散所产生的热量时），它也可以表现为熵没有发生变化。
（4）错。可逆吸热过程熵增大。
（5）错。理由如上。可以说：“使孤立系统熵增大的过程必为不可逆过程。” （6）对。
5-9下述说法是否有错误：（1）不可逆过程的熵变?S无法计算；（2）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；（3）不可逆绝热膨胀终态熵大于初态熵S2>S1，不
可逆绝热压缩终态熵小于初态熵S2 ?ds?0， ?T?qr?0。 答： （1）错。熵是状态参数，只要能够确定起迄点，就可以确定熵变?S。 （2）错。应为?S 不可逆 =?S 可逆 、Sf，不可逆 数，同一初始状态和同一终了状态之间的熵差保持同一数值，与路径无关。 （3）错。不可逆绝热压缩过程的终态熵也大于初态熵，S2>S1。 （4）错。 ?ds?0，因为熵是状态参数。 5-10从点a开始有两个可逆过程：定容过程a–b和定压过 p b 程a–c，b、c两点在同一条绝热线上（见图5–34），问qa –b和qa–c哪个大？并在T–s图上表示过程a–b和a–c及qa a c –b和qa–c。 0 v 图5–34 答：可逆定容过程a-b和可逆定压过程a-c的逆过程c-a 。 21欢迎下载 精品文档 以及可逆绝热线即定熵线上过程b-c构成一可逆循环，它们围成的面积代表了对外作功量，过程a-b吸热，过程c-a放热，根据热力学第一定律，必然有?qa-b?>?qc-a?，才能对外输出净功。也就是，qa-b>qa-c。 图中，qa-b为absbsaa围成的面积，qa-c为acsbsaa围成的面积。 5-11某种理想气体由同一初态经可逆绝热压缩和不可逆绝热压缩两种过程，将气体压缩到相同的终压，在p–v图上和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：见图。 T b c a sa sb 10题图 s T p1 T1 不可逆 可逆 p p1 T1 可逆 不可逆 p2 p2 s1 s2 s 11题图 v 5-12孤立系统中进行了（1）可逆过程；（2）不可逆过程，问孤立系统的总能、总熵、总火用各如何变化？ 答：（1）孤立系统中进行了可逆过程后，总能、总熵、总火用都不变。 （2）孤立系统中进行了不可逆过程后，总能不变，总熵、总火用都发生变化。 。 22欢迎下载 精品文档 5-13 例5–12中氮气由0.45MPa、310K可逆定温膨胀变化到0.11MPa、310K，w1 –2，max =w=129.71 kJ/kg，但根据最大有用功的概念，膨胀功减去排斥大气功（无用 功）才等于有用功，这里是否有矛盾？ 答：没有矛盾。 5-14 下列命题是否正确？若正确，说明理由；若错误，请改正。 （1）成熟的苹果从树枝上掉下，通过与大气、地面的摩擦、碰撞，苹果的势能转变为环境介质的热力学能， 势能全部是火用，全部转变为火无。 （2）在水壶中烧水，必有热量散发到环境大气中，这就是火无，而使水升温的那部分称之为火用。 （3）一杯热水含有一定的热量火用，冷却到环境温度，这时的热量就已没有火用值。 （4）系统的火用只能减少不能增加。 （5）任一使系统火用增加的过程必然同时发生一个或多个使火用减少的过程。 5-15 闭口系统绝热过程中，系统由初态1变化到终态2，则w=u1–u2。考虑排斥大气作功，有用功为wu= u1–u2–p0(v1–v2)，但据火用的概念系统由初态1变化到终态2可以得到的最大有用功即为热力学能火用差：wu,max=ex,U1–exU2= u1–u2–T0(s1–s2)–p0(v1–v2)。为什么系统由初态1可逆变化到终态2得到的最大有用功反而小于系统由初态1不可逆变化到终态2得到的有用功小？两者为什么不一致？ P170 5-1 ?t= Q2= T1273.15?20=11.726 ?T1?T2293.15?268.15?t?111.726?14 ?2.5?10=22867.99kJ/h Q1??t11.726。 23欢迎下载 精品文档 N=W/95%=Q1/(0.95?t)=2.5?10/(0.95?11.726)=2244.23kJ/h=0.623kW N电炉= Q1=2.5?10kJ/h= 6.944kW 5-2 不采用回热 p2=p1=0.1MPa, T4=T1=300K, T3=T2=1000K, q23=400kJ/kg, q12=cp(T2-T1)=1.004?(1000-300)=702.8kJ/kg q34=cp(T4-T3)=1.004?(300-1000)=-702.8kJ/kg q23=RT2ln(p2/p3), q41=RT1ln(p4/p1)=RT1ln(p3/p2)= -RT1ln(p2/p3) ? q41=-T1 q23/T2= -300?400/1000=-120kJ/kg ?t=1-?q41+q34?/ (q12+q23) =1-?-702.8-120?/ (702.8+400) = 0.2539 采用极限回热，过程34放热回热给过程12，q34?q12 ?r=1-?q41?/q23) =1-?-120?/400=0.70 5-3 如图所示，如果两条绝热线可以相交，则令绝热线s1、 s2交于a点，过b、c两点作等压线分别与绝热线s1、s2交于b、c点。于是，过程bc、ca、ab组成一闭合循环回路，沿此回路可进行一可逆循环，其中过程ca、ab均为可逆绝热过程，只有定压过程bc为吸热过程，而循环回路围成的面积就是对外净输出功。显然，这构成了从单一热源吸热并将之全部转变为机械能的热力发动机循环，是违反热力学第二定律的。 4 4 p b c s2 a s1 v 5-3题图 5-4 (1) p1=p2??T1??T???2?kk?1?1500??0.1????300?kk?11.41.4?1=27.95MPa (2) 见图。 (3) q31=cp(T1-T3)= R(T1-T2), q23= T 1 。 24欢迎下载 3 2 s 5-4题图 精品文档 RT2ln(p2/p3)= RT2ln(p2/p1) ?t=1- q23q31RT2ln?1?p2p1300?ln?1?0.127.95kR?T1?T2?k?11.4?1500?300?1.4?1 =0.5976 5-5 (1) QH=?'Wnet=?'?tQ1=3.5?0.40?100=140kJ (2) ?c=1- T0TH290360?1??0.71, ?'=?T11000TH?T0360?290c =5.14 QH,c=?'cWnet,c=?'c?cQ1=5.14?0.71?100=365.14kJ (3) 此复合系统虽未消耗机械功，但由高温热源放出热量Q1作为代价，使得部分热量从低温热源T0传到较高温热源TH，因此并不违背热力学第二定律。 5-6 ?c=1- T2300?1?T12000=0.85 (1) W=?cQ1=0.85?1=0.85kJ，可能作出的最大功为0.85kJ，所以这种情形是 不可能实现的。 (2) W=?cQ1=0.85?2=1.70kJ，Q2=Q1-W=2-1.70=0.30kJ，所以这种情形有实现 的可能（如果自然界存在可逆过程的话），而且是可逆循环。 (3) Q1, c=Wnet/?c=1.5/0.85= 1.765kJ，Q1=Wnet+Q2=1.5+0.5=2.0kJ>Q1, c, 此循环 可以实现，且耗热比可逆循环要多，所以是不可逆循环。 。 25欢迎下载
工程热力学课后题答案--沈维道-童钧耕-版
