答案

一、 填空题

1 热能，机械能，机械能，热能

2 q1-q2,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

10 Sis≥0

11 Qa=Q(1-To/T),QTo/T

12 低温，高温，任何变化

13 吸热，系统内发生了不可逆过程

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Q2≠0)

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。ηt<1,即q1>wo，q2≠0。

2.答：孤立系中自发传热时，系统熵的变化量ΔSis=Q(1/T2-1/T1)。因不可逆传热，其ΔSis>0,则T1必须大于T2，即热量是自发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ΔS=Δf+Δg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)ηt, c=0.64  (2) 64kJ/s(64kW)  (3)Q2=36kJ/s

2.ηt=48.9﹪，w0=345.4kJ/kg

3.ΔS(热源)=-3.75kJ/k,ΔS(冷源)=3.57kJ/K,ΔS(系统)=0

4.W0=645.6kJ,W0′=508.4kJ,ΔSis=0.487kJ/K,不可逆损失即做功能力损失为：I=W0-W0′=146.2kJ

5.(1)ηt,c=0.859  (2)Q1=1.165×105kJ/s,Q2=1.65×104kJ/s (3)实际循环：ηt=0.387,Q1′=2.587×105kJ/s;Q2′=1.587×105kJ/s

6.(1)W0,max=750kJ, (2)W0,max′=706kJ,ηt′=70.6﹪ (3)ηt″=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ε=Q1/W0=T1/(T1-T2)=9.77，由此可求出：W0=Q1/ε=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。

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