第6章习题与答案

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1、第6章化工过程的能量分析一、是否题1.系统熵增加的过程必为不可逆过程。错2．绝热过程必是定熵过程。错Q3.热温熵即过程的熵变。TQ可逆错。过程熵变的定义为S，即可逆过程的热温商才是熵变。T4．对一个绝热不可逆过程，是否可以设计一个绝热可逆过程来计算其熵变化？否。绝热不可逆过程是自发过程，而绝热可逆过程是平衡过程，两者不能替代。但是对一个不可逆过程的熵变，可以设计一系列可逆过程来计算有相同初、终态的过程熵变。5.不可逆过程一定是自发的，自发过程一定是不可逆的。否。自发过程一定是不可逆的，但不可逆过程不一定是自发的。例如：

2、理想气体的等外压压缩就不是自发过程，但是不可逆过程。6.功可以全部转变成热，但热一定不能全部转化为功。否。功可以自发地全部变为热，热也可以全部转化为功，但一定会引起其他变化。例如，理想气体等温膨胀是ΔT=0；ΔU=0，Q=W，热全部转化为功，但系统的体积变大了，压力变小了。7.无论流体的温度高于或低于环境温度，其有效能均为正对。根据热力学原理，一切不平衡状态均走向平衡，可以作功。因此所有偏离环境温度的状态应具有正的有效能。二、选择题1．理想气体流过节流阀，其参数变化为。A⊿T＝0，⊿S＝0B⊿T＝0，⊿S＞0C⊿T≠0，⊿

3、S＞0D⊿T＝0，⊿S＜0(B)。系统工质经历一个可逆定温过程，由于温度没有变化，故该系统不能与外界交换能量。2．（1）孤立体系的熵永远增加。（2）在绝热的条件下，趋向平衡的过程中，体系的熵增加。（3）孤立体系的熵永不减少。（4）可用体系的熵函数的增加或不变来判断过程是否可逆。上述表述中全部错误的是A(1)(4)B(2)(4)C(2)(3)D(1)(2)A。(1)孤立体系的自发过程向着熵值增大的方向进行，直到体系的熵具有极大值（dS=0）时达到平衡态。(4)熵增原理必须在孤立体系或绝热体系中应用。23．在△H＋g△Z＋0.

4、5△u=Q+Ws中，如果u的单位用m/s，则H的单位为：AJ/sBkJ/kgCJ/kgDkJ/g122mkgmNmJ(C)22skgskgkg4.蒸汽压缩制冷循环过程中，制冷剂蒸发吸收的热量一定制冷剂冷却和冷凝放出的热量A大于B等于C小于（C）5.从制冷原理和生产应用方面说明制冷剂的选择原则。答（1）潜热要大。因为潜热大，冷冻剂的循环量可以减小。氨在这方面具有显著的优点，它的潜热比氟里昂约大10倍，常用于大型制冷设备。（2）操作压力要合适。即冷凝压力（高压）不要过高，蒸发压力（低压）不要过低。因为冷凝压力高将增

5、加压缩机和冷凝器的设备费用，功率消耗也会增加；而蒸发压力低于大气压力，容易造成空气漏入真空操作的蒸发系统，不利于操作稳定。在这方面氨和氟里昂也是比较理想的。（3）冷冻剂应该具有化学稳定性。冷冻剂对于设备不应该有显著的腐蚀作用。氨对铜有强烈的腐蚀作用，对碳钢则腐蚀不强；氟里昂则无腐蚀。（4）冷冻剂不应有易燃和易爆性。（5）冷冻剂对环境应该无公害。氟里昂F11、F12对大气臭氧的破坏已被公认，将逐渐被禁用，无公害的氟里昂替代品已大量应用。综合以上各点，氨作为冷冻剂常用于大型冷库和工业装置。而无公害氟里昂常用于小型冷冻机和家用电

6、器6.某蒸汽压缩制冷过程，制冷剂在２5０K吸收热量QL，在３００K放出热量-QH，压缩和膨胀过程是绝热的，向制冷机输入的功为Ws，判断下列问题的性质。A可逆的B不可逆的C不可能的(1).QL=2000kJWs=400kJ250Q20005L（A）可逆5300250W400s该制冷过程是可逆的可逆(2).QL=1000kJQH=－1500kJ250QQ10005LL(B)可逆2300250WQQ15001000sHL该制冷过程是不可逆的可逆(3).Ws=100kJQH=－7

7、00kJ250QQW700100LHs(C)可逆56300250WW100ss该制冷过程是不可能的可逆7.卡诺制冷循环的制冷系数与有关。A制冷剂的性质B制冷剂的工作温度C制冷剂的循环速率D压缩机的功率(B)三、计算题1.试确定1kmol的蒸气（1470kPa，过热到538℃，环境温度t0=16℃）在流动过程中可能得到的最大功。2解：这是求算1kmol的蒸气由始态（538℃，1470kPa）变化到终态（16℃，101.32kPa）的液体水时所得到的最大功。由过热水蒸气表查得初始态时的焓与熵分别为

8、H1=3543.34kJ/kg，S1=7.6584kJ/（kg·K）由饱和水蒸气表可查得终态时水的焓与熵分别为H2=67.18kJ/kg，S2=0.2389kJ/（kg·K）所以过程的焓变和熵变分别为H=M（H2－H1）=18.02（67.18－3543.34）=－62640.33（kJ/kmol）