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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，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ΔH/T。体系的熵也可以减

小，只要减小的量小于ΔH/T，总熵就为正，反应就能自发进行。

（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∮ds0。

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。

5－3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。

5－4两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。

5－5任何热力循环的热效率均可用下列公式来表达：t＝1－q／q＝1－T／T，这一说法对

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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。

5－6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。

5－7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，δq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，δq必小于0减少，所以可以判断该过程向外界放出了热量。

5－8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