工程热力学例题与习题 ΔSsur=
11088Q=?=－26.275 kJ/k
422T∴ ΔS=38.385－26.275=12.110 kJ/K （3）因为没有热量加入 ∴ ΔSsur=0 ∴ ΔS=ΔSsys=38.385 kJ/K
例9：求出下述情况下，由于不可逆性引起的作功能力损失。已知大气
p0=1013215Pa，温度T0为300K。
（1）将200kJ的热直接从pA=p0、温度为400K的恒温热源传给大气。
（2）200kJ的热直接从大气传向pB=p0、温度为200K的恒温热源B。
（3）200kJ的热直接从热源A传给热源B。 解：由题意画出示意图5.4。
TA=400K Q=200kJ Q=200kJ T0 Q=200kJ TB=200K 图5.4
（1）将200kJ的热直接从400K恒温热源A传给300K的大气时，
?SA??S0??Q?200???0.5kJ/K TA400Q200???0.667kJ/K T0300热源A与大气组成的系统熵变为
?S1??SA??S0??0.5?0.667 ?0.167kJ/K此传热过程中不可逆性引起的作功能力损失为
??T0?300?0.167 ?50.1kJ（2）200kJ的热直接从大气传向200K的恒温热源B时，
?SB?Q200??1kJ/K TB200—52—
工程热力学例题与习题 ?S0??S2?Q?200???0.667kJ/K T0300??S0??SB??0.667?1
?0.333kJ/K此过程不可逆引起的作功能力损失
??T0?S2?300?0.333
?100kJ?（3）200kJ直接从恒温热源A传给恒温热源B，则
?SA??SB??Q?200???0.5kJ/K TA400Q200??1kJ/K TB200?S3??0.5?1?0.5kJ/K
作功能力损失
??T0?S3?300?0.5?150kJ
可见（1）和（2）两过程的综合效果与（3）过程相同。
5．5思考及练习题
l．热力学第二定律是否可表达为：功可以完全变为热，但热不能完全变成功。为什么?
2．自发过程为不可逆过程，那么非自发过程即为可逆过程。此说法对吗?为什么?
3．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?
4．以下说法是否正确? ①熵增大的过程必为不可逆过程 ②不可逆过程的熵变无法计算
③若从某一初态沿可逆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。
—53—
工程热力学例题与习题 ④工质经历一不可逆循环过程,因??Q<0，故?ds<0 T5．某热力系统经历一熵增的可逆过程，问该热力系统能否经一绝热过程回复到初态。
6．若工质经历一可逆过程和一不可逆过程，均从同一初始状态出发，且两过程中工质的吸热量相同，问工质终态的熵是否相同？
7．绝热过程是否一定是定熵过程？定熵过程是否一定满足PvK=定值的方程？
8．工质经历一个不可逆循环能否回复到初态？ 9．第二类永动机与第一类永动机有何不同？
10．用孤立系统熵增原理证明：热量从高温物体传向低温物体的过程是不可逆过程。
11．“循环功越大，则热效率越高”；“可逆循环热效率都相等”；“不可逆循环效率一定小于可逆循环效率”。这些结论是否正确？为什么？
12．0.lkg空气进行不可逆绝热压缩，由p1=0.1MPa(lbar), T1=300K增加到3bar。不可逆压缩过程所消耗的功是可逆过程的1.1倍,试求压缩终了时的温度及空气熵的变化。
13．在高温热源T1 =2000K及低温热源T2=600K之间进行一个不可逆卡诺循环，若在等温吸热及等温放热过程中工质与高低温热源之间存在着60K的温差，其余两个绝热过程均为可逆过程。试求:(1)循环热效率; (2)若热源供给1000KJ的热量,求功的损失多少?
14．在温度0℃和25℃之间按逆卡诺循环工作的热泵，每一循环从0℃的低温物何吸取的热量为Q2=12.57kJ。问：
（1）为开动热泵，每一循环要消耗多少功？
（2）当高温物何的温度为100℃时，所需功量为多少？ （3）上述各情况下排给高温物体的热量各为多少？
15．从温度为20℃的周围环境传给温度为－15℃的冷藏室的热量为125700kJ/h。由于制冷机的作用，使该冷藏室维持在－15℃，并把从冷藏室吸收的热量排给20℃的冷却水，求制冷机的理论功率为多少？假如冷却水的
—54—
工程热力学例题与习题 温度上升7℃，求每小时所需要的冷却水量？cH20=4.19kJ/kg·K.
16．某发电厂设计的工作温度在1650℃和15℃之间，求： （1）该发电厂的理想热效率？
（2）若该发电厂按理想循环工作，问生产1000000kW的功率时所需的能量和排热量是多少？
（3）如果实际热效率只有40%，仍产生1000000kW功率？所需的能量及排热量多少？
17．如图5.5所示，一热机用来带动热泵，热机和热泵排出的热量均被用于加热建筑物暖气散热器的循环水，热机的效率为27%，热泵性能系数为4。试计算输给循环水的热量与输给热机的热量之比。
18．某房屋依靠热泵从大气抽取热量来维持20℃的温度。通过房屋墙壁的热损失在室内与大气每度温差下，估算约0.65kW/K。
* Q进* Q出Q进 W 热泵 热机 图5.5 Q出 （1）如果大气的温度为－10℃，求驱动热泵所需的最小功率？ （2）打算用同一个热泵在夏天给房子制冷，对同样的室温、同样的热损失和同样的输入功率，问最大允许的大气温度是多少？
19．某人断言有这样一种制冷装置，它使冷藏库维持－7℃，而环境温度为27℃，其制冷系数为8.5，你认为这种断言可信吗？若制冷系数8呢？
20．两卡诺机A、B串联工作，A热机在627℃下得到热量，对温度为T的热源放热，在下述情况下计算温度T：
（1）两热机输出功相等： （2）两热机效率相等。
21．一台可逆热机被用来驱动一台可逆冷机，热机从温度为TH的高温热源吸热QH，向温度为T0的环境放热，冷机从冷藏库TL得热QL传至T0的同一环境，如果TH比T0要大很多的话，证明：
QLTL ?QHT0?TL—55—