文档介绍：第5章化工过程的能量分析
一、是否题
。
错
。
错
3. 热温熵即过程的熵变。
错。过程熵变的定义为,即可逆过程的热温商才是熵变。
,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: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
,其参数变化为。
A ⊿T = 0, ⊿S= 0 B ⊿T = 0, ⊿S> 0
C ⊿T ≠ 0, ⊿S> 0 D ⊿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。
△H+g△Z+△u2=Q+Ws中,如果u的单位用m/s,则H的单位为:
A J/s B kJ/kg C J/kg D kJ/g
( C )
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。
解:这是求算1kmol的蒸气由始态(538℃,1470kPa)变化到终态(16℃,)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
H1=, S1=/(kg·K)
由饱和水蒸气表可查得终态时水的焓与熵分别为
H2=, S2=/(kg·K)
所以过程的焓变和熵变分别为
H =M(H2-H1)=(-)=-(kJ/kmol)
S=M(S2-S1)=(-)=-(kJ/(kkmol·K))
若理想功为所能提供的最大有用功,则
Wid=H-T0S=-+(16+)(-)
=-×104(kJ/kmol)
2. 1kg的水在100kPa的恒压下从20℃加热到沸点,并且在此温度下完全蒸发,如果环境温度为20℃,试问加给水的热量中最大有多少可转变成功量。
解:100kPa压力下水的沸点约为100℃,有水蒸气表查得
H1=, S1=/(kg·K)
在环境温度(T0=t0+=)下,100kPa压力下水的焓和熵为
H0=, S0= kJ/(kg·K)
所以加给水的热量为
Qp=H=H1-H0=-=(kJ/kg)
100kPa压力下水蒸气转化为20℃的水所能产生的最大功为
Wid=H-T0S =-2592. -(-)=-(kJ/kg)
加给水的热量中最大可能转变成功量部分所占的百分数为

,从初始温度305K降低到278K所需的最小功率Nmin,环境温度305K。/(kmol·K)。
解:在冷却过程中,空气的焓变和熵变分别为
过程所需的最小功为
Wid=H -T0S=--305(-)=(kJ/kmol)
所以这一冷却过程所需的最小功率为
Nid=n