【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 參數(shù)，只取決于狀態(tài)，而與如何達(dá)到這一狀態(tài)無(wú)關(guān)。當(dāng)工質(zhì)的初始和終結(jié)態(tài) 1和 2指定以后，不管中間進(jìn)行的過(guò)程特性如何，熵的變化（ 21SS? ）也就完全確定了。因此，在這種條件下不能說(shuō)不可逆過(guò)程的熵增大于可逆過(guò)程的熵增。 7. 既然能量是守恒的，那還有什么能量損失呢？ 答： 熱力學(xué)第一定律告訴我們能量在轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)換過(guò)程中，能量數(shù)量是守恒不變的，但是由于在能 量轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)換的實(shí)際過(guò)程中不可避免地存在各種不可逆因素，如相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體之間的摩擦以及傳熱過(guò)程中的溫差，等等，這些不可逆因素總會(huì)造成能量轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)換后能量品 位 的降低和做功能力的減少，而這種降低或減少不是能量數(shù)量上的而是能量質(zhì)量上的， 即由可用能變成廢熱的 不可逆損失，這就是熱力學(xué)第二定律所揭示的另外一種意義上的能量損失。 習(xí) 題 41 設(shè)有一卡諾熱機(jī)，工作在溫度為 1200 K和 300 K的兩個(gè)恒溫?zé)嵩粗g。試問(wèn)熱機(jī)每作出 1 kWh功需從熱源吸取多少熱量？向冷源放出多少熱量？熱機(jī)的熱效率為若干？ [編題意圖 ] 通過(guò)習(xí)題 41，習(xí)題 42和習(xí)題 43三個(gè)題具體算例驗(yàn)證卡諾定理看出，無(wú)論采用什么工質(zhì)（ 41采用任意介質(zhì)， 42采用空氣介質(zhì)， 43采用氬氣介質(zhì)）、無(wú)論采用怎樣的循環(huán)（ 41和 42種是無(wú)回?zé)峥ㄖZ循環(huán)， 43中是有回?zé)峥ㄖZ循環(huán)），當(dāng)熱源溫度 (T1=1200K)和冷源溫度（ T2=300K）取定不變時(shí)，三個(gè)卡諾循環(huán)有相同的確定不變的循環(huán)熱效率（ 75%）。這樣編選這三個(gè)習(xí)題的目的之一；目的之二是通過(guò)習(xí)題 43證明，如果不采用回?zé)岱绞?，過(guò)程 4 1所吸收的熱量由熱源供給，過(guò)程 2 3所放出 的熱量由冷源放出，由于這種不等溫供熱過(guò)程必然引起整個(gè)孤立系的熵增，從而導(dǎo)致循環(huán)熱效率的下降。 [求解步驟 ] 卡諾熱機(jī)的熱效率可由 (420)式求得： 21 3001 1 0 . 7 5 7 5 %1200tc TT? ? ? ? ? ? ? 再由式 (421)式得熱機(jī)從熱源吸收熱量 01 3600 48000. 75cc tcWQ k JW? ? ? 向冷源放出熱量 2 1 0 4 8 0 0 3 6 0 0 1 2 0 0c c cQ Q W k J? ? ? ? ? 【 討論】從略 第四章 熱力學(xué)第二定律 8 42 以空氣為工質(zhì)，在習(xí)題 41所給的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行卡諾循環(huán)。已知空氣在定溫吸熱過(guò)程中壓力由 8 MPa降為 2 MPa。試計(jì)算各過(guò)程的功和熱量及循環(huán)的熱效率（按定比熱容理想氣體計(jì)算）。 解： 空氣按理想氣體處理。所進(jìn)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(guò)程 由 (383)式可得 1 1 1211ln 87 1 12 00 ln247 /T T tTq W WpRTpkJ kg?????? 2 3 等熵膨脹過(guò)程 0 2 1( ) 0 .7 1 8 /( ) ( 1 2 0 0 3 0 0 ) 6 4 6 .2 0 /svw C T T k J k g K K K k J k g? ? ? ? ? ? ? 5 0q? 3 4 定溫壓縮過(guò)程 1 . 411 1 . 4 13 23 2 2213 0 0 K2 M P a 0 . 0 1 5 6 2 5 M P a1 2 0 0 KkkT Tp p pTT?? ?? ? ? ? ??? ? ? ? ?? ? ? ? ????? ? ? ? 1424 1 111 3 0 0 K8 M P a 0 . 0 6 2 5 M P a1 2 0 0 KkkTTp p p?? ? ? ? ??? ? ? ? ?? ? ? ? ????? ? ? ? 所以 32 2 240 . 0 1 1 6l n 0 . 2 8 7 1 / ( ) 3 0 0 l n0 . 0 4 6 5 91 1 9 . 3 5 k J / k gT T g pq W R T k J k g K KP? ? ? ? ? ??? 4 1 定熵壓縮過(guò)程 因而 41 3 0 0 .1 9 1 2 7 7 .7 9 9 7 7 .6 0 /tsW h h k J k g? ? ? ? ? ? 0 0 0 2 1( ) ( )0 .7 1 8 k J /( k g K ) ( 3 0 0 K 1 2 0 0 K )6 4 6 .2 k J /k gs v vW C T T C T T? ? ? ?? ? ??? 0sq? 卡諾循環(huán)熱效率 00114 7 7 . 6 1 1 9 . 7 5 75%4 7 6 . 6cctc cck J k JWq k g k gkJWq kg??? ? ? ? 可見(jiàn)卡諾循環(huán)熱效率 75%tc? ? 與 (41)題結(jié)果一樣 Ts1 2341 Tq2 Tq1 8P M P a? 22P M P a?O1T2T第四章 熱力學(xué)第二定律 9 43 以氬氣為工質(zhì)，在溫度為 1 200 K和 300 K的兩個(gè)恒溫?zé)嵩粗g進(jìn)行回?zé)峥ㄖZ循環(huán) (圖420)。已知 p1 = p4 = MPa； p2 = p3 = MPa ，試計(jì)算各過(guò)程的功、熱量及循環(huán)的熱效率。 如果不采用回?zé)崞?，過(guò)程 4→ 1由熱源供熱，過(guò)程 2→ 3向冷源排熱。這時(shí)循環(huán)的熱效率為若干 ?由于不等溫傳熱而引起的整個(gè)孤立系（包括熱源、冷源和熱機(jī)）的熵增為若干（按定比熱容理想氣體計(jì)算） ? 解： 查附表 1 ，得 Ar ， C 0 .5 2 0 8 /( )po kJ kg k?， /( )R kJ kg k? 1 2 定溫吸熱膨脹過(guò)程： 21 1 1 11ln1 . 50 . 2 0 8 1 1 2 0 0 l n 6 7 6 . 2 5 /0 . 1T T t Tpq W W R Tpk J k g? ? ?? ? ? ? 2 3 定壓放熱過(guò)程 3 2 0 3 2( ) 0 . 5 2 0 8 ( 3 0 0 2 0 0 )4 6 8 . 7 2 /ppq h h c T Tk J k g? ? ? ? ? ? ??? 0tpW? 3 2 3 2( ) ( ) 081 ( 300 200 )187 .29 /pW p V V R T Tk J k g? ? ? ?? ? ??? 3 4 等溫放熱壓縮過(guò)程 32 2 2 , 24ln0 . 10 . 2 0 8 1 3 0 0 l n 1 6 9 . 0 6 /0 . 5T T t Tpq W W R Tpk J k g? ? ?? ? ? ? ? 4 1 定壓吸熱過(guò)程 1 4 0 1 4( ) 0 . 5 2 0 8 ( 1 2 0 0 3 0 0 )4 6 8 . 7 2 /ppq h h C T Tk J k g? ? ? ? ? ? ?? 0tpW? 1 2 1 4( ) ( ) 81 (120 0 300 )187 .29 /pW p V V R T Tk J k g? ? ? ?? ? ?? 回?zé)峥ㄖZ循環(huán)熱效率 Ts1 234O1 1200TK?2 300TK? 回 熱P P圖 420 第四章 熱力學(xué)第二定律 10 116 7 6 .2 5 4 6 8 .7 2 1 6 9 .0 6 4 6 8 .7 26 7 6 .2 50 .7 5 7 5 %o c o ctcccwqqq???? ????? ? ???? 016 7 6 . 2 5 4 6 8 . 7 2 4 6 8 . 7 2 1 6 9 . 0 66 7 6 . 2 5 4 6 8 . 7 20 . 4 4 3 0 4 4 . 3 %tc qq? ? ? ?? ?? ??? 1 4 4 11 4 4 10 1 4 0 1 4410 1 441011( ) ( )11( ) ( )110. 52 08 ( 30 0 12 00 ) ( )30 0 12 00p p p ppppS S S Sq q q qT T T TC T T C T TTTC T TTT? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ?