5g空气从P1=0.2MPa T1=300K等温膨胀到P2=0.1MPa 若热源温度Tr=400K 过程中空气吸热Q1=300J 环境温度T0=300K
空气,热源,温度
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5g空气从P1=0.2MPa、T1=300K等温膨胀到P2=0.1MPa，若热源温度Tr=400K，过程中空气吸热Q1=300J，环境温度T0=300K，试求：(1)过程中空气的AU和△S；(2)过程功W；(3)过程中热源的熵变△Sr；(4)过程作功能力损失I。空气Rg=0.287kJ/(kg·K)、比热容可取定值，cp=1.004kJ/(kg·K)。
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在题目参数的范围内，空气可作为理想气体cv=cp-Rg，△U=mcv△T=0，
，热源的熵变
，由空气和热源组成孤立系统△Siso=△S+△Sr=0.245J/K=Sg，过程作功能力损失，I=T0Sg=73.5J。(1)“
”—本例为不可逆等温过程，并非可逆多变过程，若可逆等温过程，则n=1，也不能得"w=0。
(2)“”—本例为不可逆等温过程，仅可逆过程，才有
，且在可逆等压的条件下才有
。
(3)“”—只适用于可逆等温过程，本例为不可逆等温过程。
(4)“”—热源放热，热量为负。
(5)“”—以空气为对象列熵方程，工质吸热，热量为正，即
。
(6)“”—热源仅与系统交换热量，恒温时熵变可以利用内可逆概念，得-Q/Tr，但空气吸热膨胀，体积与压力度变化，所以其熵变不能简单引用内可逆的概念，用Q/Tr表达。