第五章 热力学第二定律习题

《工程热力学》第四次小测验

（热力学第二定律部分）试卷A

专业班级姓名学号成绩

一．是非题

1. 一切熵增过程全是自发的。（）

2. 由于火车紧急刹车，使动能全部变为热能，因而从理论上说，动能的可用能全部损失了（）

3. 对于可逆循环∮dS=0，对于不可逆循环∮dS>0。（）

4. 定容加热过程1-2，定压放热过程2-3和定熵过程3-1构成的循环1-2-3-1中，系统与外界换热量为q（1-2-3）；定压放热过程1-4，定容加热过程4-3和定熵过程3-1构成的循环1-4-3中，系统与外界换热量为q（1-4-3）,若比较二者绝对值的大小，则必然有q（1-2-3）>q（1-4-3）。（）

5. 卡诺循环的热效率只与冷热源的温度差值有关。（）

6. 任何不可逆过程中工质的熵总是增加的，而可逆过程中工质的熵总是不变的。（）

7. 孤立系统熵增原理表明：孤立系统内各部分的熵全是增加的。（）

8. 系统的熵增加时，其作功能力一定下降。（）

二．填空题

1. 一绝热容器A中充有空气，温度和压力分别为T和P。B为真空，隔板抽出后，气体的内能（），熵将（）。

2. 可逆过程熵变的定义式为（）。

3. 熵增原理适用于（）系统，其内容是（）。

4. 循环热效率公式η=1-Q2/Q1适用于（）循环；公式η=1-T2/T1适用于（）循环。

5. 自然界中一切自发过程均将引起孤立系统（）一切非自发过程均将引起孤立系统（），而一切非自发过程只有在（）伴随下才能实现，以使整个孤立系统的（）为正值。

6. 卡诺循环是由两个等温过程和两绝热过程构成的可逆循环，如果两个可逆循环的冷热源温度相等，则两个可逆循环的热效率均等于相应的卡诺循环热效率，其根据是（）。

三．选择题

１.热机从热源取热1000kJ，对外作功1000kJ，其结果是（）

A.违反热力学第一定律；

B. 违反热力学第二定律;

C. .违反热力学第一、第二定律

D.不违反热力学第一及第二定律

2. 从同一初态出发的两个过程，一为可逆过程，一为不可逆过程。若两过程中工质的温度不变，工质得到相同的热量，则可逆与不可逆过程终态熵值之间的关系为（）

A.S=S’

B.S>S’

C.S

D.无法判断

3. 卡诺定理表明：所有工作于同温热源与同温冷源之间的一切热机的热效率（）

A. 都相等，与所用工质无关；

B. 不相等，以可逆热机的热效率为最高

C. 均相等，仅仅取决于热源和冷源的温度；

D. 不相等，与所采用的工质有关系

4. 孤立系统中，进行可逆过程的结果是（）

A. 总熵不变

B. 总熵不变或增加

C. 各组成物体的熵不变

D. 各组成物体的熵不变或增加

5. 闭口系统经历一可逆过程，向外作功15kJ，内能增加15kJ，这时该系统熵的变化量是（）

A. 正值；

B. 负值；

C. 0；

D. 正，负或0

四．简答题

１.在不可逆绝热稳定流动过程中，产生轴功20kJ，问此时流体熵的变化是正、是负，还是可正可负？系统熵的变化是正、是负，还是零？

２.闭口系统经历一过程，其熵变化为25kJ/K，从300K热源吸热6000kJ，此过程是可逆、不可逆、不可能？

３.孤立系统熵增原理

五．计算题

１.有一可逆热机，自高温热源T1吸热，向量低温热源T2和T3放热，如图所示。

已知T1=727℃, T3=127℃, Q1=1000kJ, Q2=300kJ,W=500kJ,

试求：1）Q3;

2）可逆热机热效率

3）T2

4）三热源和热机熵变

5）在T-S图上表示热机循环

T 1

Q1

W0

Q2Q3

T2T3

２.空气压缩前，状态P1=1bar，t1=27℃，V1=0.005m3，经过n=1.3的过程，压缩到V2=0.001m3，假定环境温度为27℃，求压缩过程中空气及环境总的熵变化量。（空气Cp=1.004kJ/kgK，R=0.287kJ/kgK）

3．1kg空气温度为20℃,压力为1Mpa，向真空作绝热自由膨胀，容积增加了4倍，求膨胀后的温度，压力和熵的变化（空气按定比热理想气体处理。气体常数R=0.287kJ/kgK）

第四次小测验 试卷A 一、是非题

1.×

2.×

3.×

4.×

5.×

6.×

7.×

8.× 二、填空题 1.不变；增加 2.rev (

)q

ds T

δ=

3.绝热闭口系统或孤立；绝热闭口系统或孤立系统的熵只能增加（不可逆过程）或保持不变（可逆过程），而绝不能减少。任何实际过程都是不可逆过程，只能沿着使孤立系统熵增加的方向进行。

4.任何；卡诺

5.熵增加；能量变化；自发过程；熵变化量

6.卡诺定理 三、选择题

1.B

2.C

3.B

4.A

5.A 四、简答题

1. 开口系统熵方程为c,v f g in in out out dS dS dS s m s m δδ=++- 对于稳定流动过程：in out m m m δδδ==，c,v 0dS =

∴系统熵的变化为零。即f g in out 0()dS dS m s s δ=++-

若以τ∆时间内kg m 流动工质为对象，则

21g Q

S S S T

δ-=+∆⎰

由于为绝热过程

21g S S S ∴-=∆

由于为不可逆过程，因此g 0S ∆>

210S S ∴->，即流体熵的变化为正值。

2.由闭口系统熵方程：sys f g S S S ∆=+ 而f 600020kJ/K 300

Q S T =

== g sys f 25205kJ/kg>0S S S ∴=∆-=-=

因此，此过程为不可逆过程。

2. 绝热闭口系统或孤立系统的熵只能增加（不可逆过程）或保持不变（可逆过程），而绝不