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1、热力学第二定律达标测试及答案 一、填空题 1.根据循环效果而言热机循环是将转变为的热力循环;而逆向循环是将转变为的热力循环 2.完成一次正向循环后工质从热源吸热q1,向冷源放热q2,其中只有部分才能转化为 3.热量由高温物体传向低温物体是一种过程而热量由低温物体传向高温物体是一种过程它的进行需要以作为补偿条件 4.不可能制造出一种循环工作的热机只从个热源吸取热量使之完全变为有用功而其它物体不发生任何过程 5.卡诺循环是由两个可逆的过程和两个可逆的过程所组成 6.在两个恒温热源间工作的一切可逆循环其热效率仅决定于两热源的而与工质的性质 7.卡诺循环的热效率是同温限范围内一切循环热效率的,它是其他
2、热机循环中热变功完善程度的 8.在可逆过程中工质吸热,熵;工质放热,熵;(增大或减小) 9.孤立系统熵可以(发生程或(发生过程时)但不可能 10.热力学第二定律的物理表达式为 11.在一定温度T下放出的热量Q对于环境温度T0而言其余可用能部分Qa=无效能部分为 12.热力学第二定律的克劳修斯的表述为：“不可能将热由物体向物体传递而不留下其它” 13.在可逆过程中系统熵的增加意味着系统在孤立系统中熵的增加则意味着 二、判断题 1卡诺循环的热效率小于 2工质经过一个不可逆循环后其熵的变化大于零 3自发过程都是不可逆的 4不可逆过程中工质熵的变化量无法计算 5热不可能全部转化成为功 6可逆循环的热效
3、率必不大于不可逆循环的热效率 7定熵过程一定是可逆绝热过程 8一台热机工作在T1=900K和T2=300K的两个恒温热源见热机从高温热源吸热1000kJ,向冷源放热300kJ则该热机是不可能实现的 9热机循环中循净功愈大则循环热效率愈高 10使系统熵增加的过程一定是不可逆过程 11热量不可能由低温物体传向高温物体 12若工质从某一初态沿可逆过程和不可逆过程达到同一终态则不可逆过程中的熵变必定大于可逆过程中的熵变 13热力循环就是封闭的热力过程 14在绝热房间内冰箱开门运行能使房间温度降低 三、选择题 1关于卡诺循环的热效率下列说法中正确的是： (1)可以大于1?(2)可以等于1?(3)只能小于
4、1 2工质经过一个不可逆循环后其熵的变化量： (1)大于零?(2)等于零?(3)小于零 3在一可逆过程中工质吸热说明该过程一定是： (1)熵增过程?(2)熵减过程?(3)定熵过程 4有摩擦的绝热过程一定是： (1)熵增过程?(2)熵减过程?(3)定熵过程 5功式t=1Q2/Q1的适用条件是： (1)任意热机循环包括卡诺循环(2)只适用于卡诺循环?(3)除卡诺循环外的一切热机循环 6热机从热源吸热1000kJ对外作功1000kJ其结果是： (1)违反热力学第一定律?(2)违反热力学第二定律?(3)违反热力学第一及第二定律(4)不违反热力学第一及第二定律 7某热机循环中工质从热源(T1=2000K
5、)得到热量Q1对外作功Wo=1500J并将热量Q2=500J排至冷源(T2=300K)试判断该循环为： (1)可逆循环?(2)不可逆循环?(3)不可能实现 8自发过程的特点是： (1)系统熵必然减少?(2)需伴随非自发过程才能进行?(3)必为不可逆过程?(4)必为可逆过程 四、问答题 1热连续转变为功的条件?转变限度? 2利用孤立系统熵增原理证明热量是自发地由高温物体转向低温物体 3比较循环热效率公式t=1Q2/Q1与t=1T2/T1的适用条件 4第二类永动机与第一类永动机有何不同? 5理想气体的绝热自由膨胀过程中系统与外界没有交换热量为什么熵增大? 6热力学第二定律能否表达为：“机械能可以全
6、部变为热能而热能不可能全部变为机械能”? 五、计算题 1有一卡诺循环工作于600及40两个热源之间设每秒钟从高温热源吸热100kJ求： (1)卡诺循环的热效率 (2)循环产生的功率 (3)每秒钟排向冷源的热量 2某动力循环工作与温度为1000K及300K的两热源之间循环为1231其中12为定压吸热过程23为可逆绝热过程31为定温放热过程点1的参数是p1=1MPa,T1=300K,点2的参数T2=1000K,工质为1kg,cp=1.01kJ/(kg.K)求循环热效率及循环功? 3某可逆循环热源温度为1400K冷源温度为60若Q1=5000kJ求： (1)高温热源、冷源的熵变化量 (2)由两个热源
7、组成的系统的熵变化量 4某动力厂热源T1=1650K冷源T2=300K求从热源放热800kJ中有多少变为最大的循环功?若此热量先传给T1=832K的热源问每800KJ的热量中还有多少变为最大的循环功?若此视为一孤立系则在不等温传热中系统熵增量及产生的不可逆损失各是多少? 5某火力发电厂的工质从温度为1800的高温热源吸热并向温度为20的低温热源放热试确定： (1)按卡诺循环工作的热效率 (2)输出功率为100000KW按卡诺循环工作时的吸热量和放热量 (3)由于内外不可逆因素的影响实际循环热效率只有理想循环热效率的45当输出功率维持不变时实际循环中的吸热量和放热量 6某热机在T1=1800K和
8、T2=450K的热源间工作若每个循环工质从热源吸热1000KJ,试计算：(1)循环的最大功?(2)如果工质在吸热过程中与高温热源的温差为100K在放热过程中与低温过程中与低温热源的温差为50K则该热量中最大能转变为多少功?热效率是多少?(3)如果循环过程中不仅存在传热温差并由于摩擦使循环功减小10KJ则热机的热效率为多少? 答案 一、?填空题 1热能机械能机械能热能 2q1q2,机械能(循环功) 3自发非自发消耗制冷机的功 4一变化 5定温绝热 6温度无关 7最高值衡量标准 8增大减小 9增大不可逆 10Sis0 11Qa=Q(1To/T),QTo/T 12低温高温任何变化 13吸热系统内发生
9、了不可逆过程 二、判断题 1卡诺循环的热效率只能小于1因为向冷源排气放热是热变功的必备条件(即Q20) 2不管循环可逆与否完成循环则工质回复到初始状态工质熵不变 3 4不可逆过程中熵的变化量可以计算方法是：在相同的初、终状态间选择一条可逆路径来计算 5若留下其它变化是可能的如理想气体在定温吸热膨胀过程中就可把所吸热量全部转化为功但同时留下了其它变化即气体状态发生了变化 6只有在热源和冷源温度条件相同时才正确 7定熵过程不一定是可逆绝热过程如系统在状态变化过程中因不可逆因素产生的熵产和系统放热减少的熵随时相等时系统所经历的过程就是定熵过程但却不是可逆绝热过程 8 9循环热效率不仅与循环净功有关还
10、与循环吸热量有关取决于两者的比值(W0/Q1) 10可逆吸热过程也可使系统熵增大 11热量可以由低温物体传向高温物体如制冷循环其实现条件是制冷机要消耗功 12两过程的熵变应相等因为熵是状态参数只要初、终状态相同其变化量就应相同而与变化路径无关 13 14可分别从热力学第一、第二定律加以证明 三、选择题 1.（3）?2.（2）?3.(1)?4.(2)?5.(1)?6.(2)?7.(2)?8.?(3) 四、问答题 1.答：至少应有两个温度不同的热源构成的热力循环twoq20 2.答：孤立系中自发传热时系统熵的变化量Sis=Q(1/T21/T1)因不可逆传热其Sis0,则T1必须大于T2即热量是自发
11、地由高温传向低温物体 3.答：前者适用于任意热机循环后者适用于两个恒温热源间工作的一切可逆循环(包括卡诺循环) 4.答：第一类永动机违反能量守恒原理;而第二类永动机并不违反能量守恒原理但它却违反热力学第二定律 5.答：理想气体的绝热自由膨胀过程中系统与外界没有交换热量故熵流为零但自由膨胀过程是一个典型的不可逆过程存在熵产恒大于零由S=f+g可知理想气体的绝热自由膨胀过程中系统的熵增大 6.答：不能这样表述对于可逆的定温过程工质所吸收的热量可以全部转化为机械能但是自身状态发生了变化所以这种表述不正确 五、计算题 1.(1)t,c=0.64?(2)64kJ/s(64kW)?(3)Q2=36kJ/s
12、 2.t=48.9w0=345.4kJ/kg 3.S(热源)=3.75kJ/k,S(冷源)=3.57kJ/K,S(系统)=0 4.W0=645.6kJ,W0=508.4kJ,Sis=0.487kJ/K,不可逆损失即做功能力损失为：I=W0W0=146.2kJ 5.(1)t,c=0.859?(2)Q1=1.165105kJ/s,Q2=1.65104kJ/s(3)实际循环：t=0.387,Q1=2.587105kJ/s;Q2=1.587105kJ/s 6.(1)W0,max=750kJ,(2)W0,max=706kJ,t=70.6(3)t=69.6 7.(1)用电热器供暖所需功率即等于供热率故电功率为P=36000/3600=10kW (2)如果热泵按逆向卡诺循环运行所需的功最少则逆向卡诺循环的供暖系数为=Q1/W0=T1/(T1T2)=9.77由此可求出：W0=Q1/=36000/9.77=3685kJ/h 故热泵所需的最小电功率为：P=W0/r=3685/3600=1.02kW 显然用热泵供暖更节能
