工程热力学第三版-热力学第二定律课后题答案

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1、第三章熵与热力学第二定律[3-1]某动力循环中，工作流体在平均温度440℃下得到热量3150kJ/kg，向温度为20℃的冷却水放出热量1950kJ/kg，如果流体没有其它的热交换，此循环满足克劳修斯不等式吗？qqq3150195012解：TTT44027320273122.237kJ/(kgK)0所以，此循环满足克劳修斯不等式。[3-3]两卡诺机A，B串联工作，A热机在627℃下得到热量，并对温度为T的热源放热，B热机从温度为T的热源吸收A热机排出的热量，并向27℃的冷源放热，在下述情况下计算温度T。⑴二热机输出功相等；⑵二热机

2、的热资效率相等解：⑴当二热机输出功相等（WAWB）时，求中间热T1Q1源温度TWAAWAQ1Q2Q2’TWBQ2Q2Q2’WBQQQQ则1222QQ2QQ2122T2上式可写成T1T2S2TSTT1T227362727273T600K22T1327CT⑵当二热机的热效率相等（AB）时，求中T2间热源温度T′△ST1SAT1TB1BTTTT1262727327273519.6K246.6C[3-5]利用T₁T₂表示图3-19a，b所示两循环的效率比

3、，并求T₁趋于无限大时的极限值，若T₁=1000K，T₂=500K，求二循环的效率。解：卡诺循环A的热效率T5002110.5AT10001循环B，其作功量1WTTSB122其吸热量1QWQTTSTS1BB2B1222其热效率图3-1911WT1T2ST1T2STTB2212BQ11TT1BTTSTSTTS12122122210005000.3331000500二循环的效率比TT12TTTB121A1T2T1T2T1T当1时，二循环效率比的极限值

4、T1B1limlimlim1T1T1T1T2T1T2A1T1[3-7]用可逆热机驱动可逆制冷机，热机从热源TH，向热源T0放热，而制冷机从冷藏库TL取热向热源T0放热，如图3-20所示，试证明当TH大大高于T0时，制冷机从冷藏库吸取的热量QL与热源TH供给的热量QH之比趋近于TLTTOL。解：可逆热机热效率TO1CTH吸热QH，作功量为TOWQ1QCHHTH图3-20可逆制冷机制冷系数TLcTTOL输入功量QTTLOLWQLTcL可逆制冷机由可逆热机驱动，即二者的功量相等，则TTTTHO

5、OLQQHLTTHL故QTTTLHOLQTTTHHOLTT当HO时，有QTLLQTTHOL[3-9]将5kg，0℃的冰，投入盛有25kg温度为,50℃的水的绝热容器中，求至冰完全融化且与水的温度均匀一致时系统熵的变化，已知冰的融解热为333kJ/kg，水的比热容为4.1868kJ/(kg.k)。解：冰融化后与温水相混合后的水的温度为t，根据热平衡有mrmcttmctt1l1122533354.1868t0254.186850t解得t28.41C301.41K混合后系统的熵增S＝S＋S系冰水TT

6、mrdTdTmrTT1l1lS＝mcmcmclnmcln系1212TTTTTT1T1T21125333301.41301.4154.1868ln254.1868ln0.930kJ/K27327350273[3-10]可逆卡循环1-2-3-4-1如图3-21所示，已知t₁=600℃，t₂=300℃循环吸热量Q1=3000kJ,求：（1）循环作功量：（2）冷源吸热量及冷源熵增量：（3）如果由于不可逆使系统的熵增加0.2kJ/k，求冷源多吸收多少热？循环少作多少功？解：（1）可逆卡诺循环作功量图3-21T2WQ1QC1

7、1T1300273130001030.9kJ600273S（2）冷源吸热Q2及冷源熵增量冷QQW30001030.91969.1kJ21Q1969.12S3.436kJ/K冷T3002732S0.2kJ/K（3）不可逆使系统熵增系，循环少作功量W和冷源多吸收Q热量2WTS573.150.2114.63kJQO系2[3-13]两物体质量相等，比热容相同（都为常数），其中A物体初温为TA，B物体初温为TB，用它们作热源和冷源，使可逆机在其间工作，直至两物体温度相等时为止。⑴试证明平衡时的

8、温度为TTTmAB⑵求