【正文】 是與熱力過程無關而與熱力系所處的熱力狀態(tài)有關的狀態(tài)量。3. 能量方程 （變大） 與焓的微分式 （變大） 很相像，為什么熱量 q不是狀態(tài)參數(shù)，而焓 h 是狀態(tài)參數(shù)？答：盡管能量方程 與焓的微分式 （變大）似乎相象，但兩者的數(shù)學本質(zhì)不同，前者不是全微分的形式，而后者是全微分的形式。5. 說明下列論斷是否正確： (1) 氣體吸熱后一定膨脹，熱力學能一定增加； (2) 氣體膨脹時一定對外作功； (3) 氣體壓縮時一定消耗外功。 PS為公制馬力的符號，1 PS = 75 kgf?m/s。24 有一閉口系，從狀態(tài)1經(jīng)過a變化到狀態(tài)2（圖214）；又從狀態(tài)2經(jīng)過b回到狀態(tài)1；再從狀態(tài)1經(jīng)過c變化到狀態(tài)2。[解] ： (1)由于液體是不可壓縮的，所以外界對流體所作的功為零： W = 0 (2)由閉口系能量方程：Q ＝ΔU + W 因為絕熱， Q ＝ 0又不作功 W = 0所以 ΔU = 0 即液體的熱力學內(nèi)能沒有變化。29 有一熱機循環(huán)，在吸熱過程中工質(zhì)從外界獲得熱量 1 800 J，在放熱過程中向外界放出熱量 1 080 J，在壓縮過程中外界消耗功 700 J。[編題意圖] 實際過程中熵產(chǎn)的計算是本章的重點和難點之一，本題的目的在于檢測和練習電熱器加熱造成的熵產(chǎn)和不等溫水混合過程中的熵產(chǎn)的分析計算。熵是狀態(tài)參數(shù)，它的變化只與始末狀態(tài)有關，而與經(jīng)歷的先電加熱再混合的具體過程無關。K）。不考慮散熱損失。這一差值也就是 500 kg、60 ℃的水（對 20 ℃的環(huán)境而言）的可用能。由于管道、閥門的阻力和散熱，到車間時壓力降為 MPa，溫度降為 298 K。求該換熱設備損失的可用能（已知大氣溫度為 20 ℃）。2. 熱力學第二定律能不能說成“機械能可以全部轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，而熱能不能全部轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能”？為什么？答：不能這樣說。4. 閉口系進行一個過程后，如果熵增加了，是否能肯定它從外界吸收了熱量？如果熵減少了，是否能肯定它向外界放出了熱量？答：從閉口系的熵方程可知，如果,那也不能斷定，因而不能肯定閉合系從外界吸收了熱量。因為熵是狀態(tài)函數(shù)，工質(zhì)在實完成了一個循環(huán)后回到原狀態(tài)其熵不變，不管循環(huán)是否可逆。因此，在這種條件下不能說不可逆過程的熵增大于可逆過程的熵增。試計算各過程的功和熱量及循環(huán)的熱效率（按定比熱容理想氣體計算）。 [解題思路提示] 先寫出兩熱機(1)如圖中所示，已知 又因為 即 ，因為 所以 經(jīng)整理可得(2) 又因為 所以 即 所以 答案： (1)360 (2) 35 以TT2為變量，導出圖421a、b所示二循環(huán)的熱效率的比值，并求T1無限趨大時此值的極限。[解] 由熱力學第一定律可知，因為是絕熱自由膨脹所以（絕熱）（自由膨脹不作功）所以得到，空氣可當理想氣體處理，所以，可見向真空自由膨脹后空氣的溫度未變，則有所以，膨脹后的壓力為 膨脹后的溫度為 膨脹后的熵增量(代替上數(shù))38 空氣在活塞氣缸中作絕熱膨脹（有內(nèi)摩擦），體積增加了2倍，溫度由 400 K降為 280 K。A物體初溫為TA，B物體初溫為TB（TA TB）。已知空氣流量為 1 200 kg/h，環(huán)境溫度為 20 ℃， MPa，試求： (1) 流進和流出膨脹機的空氣的比； (2) 膨脹機的功率； (3) 膨脹機中的不可逆損失。試證明： (1) 二物體最后達到的平衡溫度為 (2) 可逆熱機作出的總功為 (3) 如果抽掉可逆熱機，使二物體直接接觸，直至溫度相等。[解] 由附表5查 時， 時， 所以，有內(nèi)摩擦時的絕熱膨脹功為而無內(nèi)摩擦時絕熱膨脹功即為等熵膨脹功（按定比理想氣體計算）每kg空氣有內(nèi)摩擦得絕熱膨脹功比等熵膨脹功少作功為：由內(nèi)摩擦引起的熵增在計算等熵膨脹功時，如果不采用定比熱理想氣體時，則亦可利用空氣性質(zhì)表計算如下：對等熵（膨脹）過程，則有反查附表5得 ，由此查表所以，因而：在這里可以認為按空氣熱力性質(zhì)表計算的比按定比理想氣體計算得要準確些。采用反證法來證明，如右圖所示若兩條定熵線ab、cb交于b點，再做一定溫線ca，則abca構(gòu)成一循環(huán)。所進行的卡諾循環(huán)如右圖所示（以為1kg工質(zhì)空氣）1 2 定溫吸熱過程由(383)式可得2 3 等熵膨脹過程3 4 定溫壓縮過程 所以 4 1 定熵壓縮過程 因而 卡諾循環(huán)熱效率 可見卡諾循環(huán)熱效率與(41)題結(jié)果一樣33 以氬氣為工質(zhì)，在溫度為 1 200 K和 300 K的兩個恒溫熱源之間進行回熱卡諾循環(huán)(圖420)。習 題31 設有一卡諾熱機，工作在溫度為1200 K和300 K的兩個恒溫熱源之間。因為閉口系增熵的原因有兩個，即吸熱和不可逆損失（對開口系則還應該增加流入質(zhì)量這個因素）。如氣體的不可逆絕熱壓縮就屬于既增熵又絕熱的過程。如理想氣體進行的等溫膨脹過程，就是把所吸收的熱全部變成膨脹功了。[求解步驟] 可以將該換熱設備取作一孤立系，如圖419所示。[編題意圖] 檢測和練習流動工質(zhì)可用能損失的概念和計算方法。功損來自摩擦生成的熱產(chǎn)，可用能的不可逆損失來自物體的內(nèi)摩擦和物體間的不等溫傳熱，即便它們都是來自摩擦，二者的數(shù)值也不完全相等。K)。重點是檢測和練習冷熱流體間壁式（非混合）不等溫傳熱和流動阻力造成的熵產(chǎn)的分析計算能力。例32 某換熱設備由熱空氣加熱涼水（圖45），已知空氣流參