1、工程热力学第五章思考题5-1 热力学第二定律的下列说法能否成立？（1）功量可以转换成热量，但热量不能转换成功量。答：违反热力学第一定律。功量可以转换成热量，热量不能自发转换成功量。热力学第二定律的开尔文叙述强调的是循环的热机，但对于可逆定温过程，所吸收的热量可以全部转换为功量，与此同时自身状态也发生了变化。从自发过程是单向发生的经验事实出发，补充说明热不能自发转化为功。（2）自发过程是不可逆的，但非自发过程是可逆的。答：自发过程是不可逆的，但非自发过程不一定是可逆的。可逆过程的物理意义是：一个热力过程进行完了以后，如能使热力系沿相同路径逆行而回复至原态，且相互作用中所涉及到的外界也回复到原态，
2、而不留下任何痕迹，则此过程称为可逆过程。自发过程是不可逆的，既不违反热力学第一定律也不违反第二定律。根据孤立系统熵增原理，可逆过程只是理想化极限的概念。所以非自发过程是可逆的是一种错误的理解。（3）从任何具有一定温度的热源取热，都能进行热变功的循环。答：违反普朗克-开尔文说法。从具有一定温度的热源取热，才可能进行热变功的循环。5-2 下列说法是否正确？（1）系统熵增大的过程必须是不可逆过程。答：系统熵增大的过程不一定是不可逆过程。只有孤立系统熵增大的过程必是不可逆的过程。根据孤立系统熵增原理，非自发过程发生必有自发补偿过程伴随，由自发过程引起的熵增大补偿非自发过程的熵减小，总的效果必须使孤立系
3、统上增大或保持。可逆过程只是理想化极限的概念。（2）系统熵减小的过程无法进行。答：系统熵减小的过程可以进行，比如系统的理想气体的可逆定温压缩过程，系统对外放热，熵减小。（3）系统熵不变的过程必须是绝热过程。答：可逆绝热过程就是系统熵不变的过程，但系统熵不变的过程可能由于熵减恰等于各种原因造成的熵增，不一定是可逆绝热过程。（4）系统熵增大的过程必然是吸热过程，它可能是放热过程吗？答：因为反应放热，所以体系的焓一定减小。但体系的熵不一定增大，因为只要体系和环境的总熵增大反映就能自发进行。而放热反应会使环境获得热量，熵增为 H/T。体系的熵也可以减小，只要减小的量小于 H/T，总熵就为正，反应就能自
4、发进行。（5）系统熵减少的过程必须是放热过程。可以是吸热过程吗？答：放热的过程同时吸热。（6）对不可逆循环，工质熵的变化ds0 。答：ds=0。（7）在相同的初、终态之间，进行可逆过程与不可逆过程，则不可逆过程中工质熵的变化大于可逆过程工质熵的变化。答：熵是状态参数，和过程无关，其变化应该相等。（8） 在相同的初、终态之间，进行可逆过程与不可逆过程，则两过程中，工质与外界之间传递的热量不相等。答：因为热源等条件没有确定。53 循环的热效率越高，则循环净功越大；反之，循环的净功越多，则循环的热效率也越高，对吗？答：此说法不对。循环净功并不唯一取决于热效率，得综合考虑 Wnet 和 Q1。卡诺热机
5、的热效率只取决于高温热源及低温热源的温度，提高高温热源的温度和降低低温热源的温度均可提高循环热效率。54 两种理想气体在闭口系统中进行绝热混合，问混合后气体的热力学能、焓及熵与混合前两种气体的热力学能、焓及熵之和是否相等？答：不相等。熵增加，焓不变，热力学能不变。55 任何热力循环的热效率均可用下列公式来表达：t1q 2q 11 T 1T 2，这一说法对吗？为什么？答：此说法不对。前者是用于任何工质、任何循环，后者是用于任何工质、卡诺循环。56 与大气温度相同的压缩气体可以从大气吸热而膨胀作功（依靠单一热源作功），这是否违背热力学第二定律。答：不违背。对于理想气体的定温过程，从单一热源吸热并膨
6、胀做功，工质的状态发生了变化，所以不违背热力学第二定律。57 闭口系统进行一过程后，如果熵增加了，是否肯定它从外界吸热了热量，如果熵减少了，是否肯定它向外界外出了热量。答：不能肯定；肯定。熵增加，q 可能大于 0，也可能小于 0 增加，所以不能判断该过程是否从外界吸热；熵减少，q 必小于 0 减少，所以可以判断该过程向外界放出了热量。58 自然界中一切过程都是不可逆过程，那么研究可逆过程又有什么意义呢？答：研究在不可逆过程中处于非平衡态的物理系统的热力学现象的宏观理论。不可逆过程热力学是一个宏观理论，它对于非平衡现象的解释终究是有限度的。特别是热力学理论无法阐明各种复杂结构的形成机制及系统的涨
7、落特性，这些就需要更深入的理论非平衡态统计物理学（见统计物理学）来完成。在物理学、化学系统中，热传导、扩散、电导、化学反应等是一些基本的非平衡现象，应用不可逆过程热力学的原理讨论这些现象，可以得到有意义的具体结果。59 第二类永动机与第一类永动机有什么不同。答：是否依靠单一热源。第一类永动机：不消耗任何能量而能连续不断做功的循环发动机，称为第一类永动机。第二类永动机：从单一热源取得热量并使之完全转化为机械能而又不引起其他变化的循环发动机，称为第二类永动机。510Ts 图在热力学应用中有什么重要作用？不可逆过程能否在 Ts 图熵准确表示出来？答：以 T(气温) 为横坐标,，S( 熵) 为纵坐标的热力图。该图可以同时表示系统所吸的热及所做的功。不可逆过程无法再在 Ts 图熵准确表示出来。512 闭口系统经历一个不可逆过程，系统对外作功 10kJ，并向外放热 5kJ，问该系统熵的变化是正、是负还是可正可负？答：可正可负。熵是状态参数，功和热量都是过程量，所以系统熵变不能确定。513 闭口系统从热源取热 5000kJ，系统的熵增加为 20kJK ，如系统在吸热过程中温度保持为300K，问这一过程是可逆的、不可逆的还是不能实现的。答：5000/30020 不可逆。
