题目
13 一可逆卡诺热机,当高温热源的温度为1270C、低温热源的温度为270C 时,其每次 循环对外作净功 8000J 。今维持低温热源的温度不变,提高高温热源温度,使其每次循环 对外作净功10000J 。若两个卡诺循环都工作在相同的两条绝热线之间,试求:(1)第二个循环的热机效率;(2)第二个循环的高温热源的温度。
13 一可逆卡诺热机,当高温热源的温度为1270C、低温热源的温度为270C 时,其每次 循环对外作净功 8000J 。今维持低温热源的温度不变,提高高温热源温度,使其每次循环 对外作净功10000J 。若两个卡诺循环都工作在相同的两条绝热线之间,试求:
(1)第二个循环的热机效率;
(2)第二个循环的高温热源的温度。
题目解答
答案
为:(1)' = 29.4%(2)T ' = 425K 。
解析
步骤 1:确定初始条件
高温热源的温度为 \(T_1 = 127^{\circ}C = 400K\),低温热源的温度为 \(T_2 = 27^{\circ}C = 300K\),每次循环对外作净功 \(W = 8000J\)。
步骤 2:计算初始循环的热机效率
热机效率 \(\eta\) 可以用公式 \(\eta = 1 - \frac{T_2}{T_1}\) 计算,其中 \(T_1\) 和 \(T_2\) 分别是高温热源和低温热源的温度。
步骤 3:计算第二个循环的热机效率
由于每次循环对外作净功增加到 \(W' = 10000J\),而低温热源温度不变,因此需要计算新的高温热源温度 \(T_1'\)。
步骤 4:计算第二个循环的高温热源温度
根据卡诺循环的效率公式 \(\eta' = 1 - \frac{T_2}{T_1'}\),其中 \(\eta'\) 是新的热机效率,\(T_2\) 是低温热源的温度,\(T_1'\) 是新的高温热源温度。
高温热源的温度为 \(T_1 = 127^{\circ}C = 400K\),低温热源的温度为 \(T_2 = 27^{\circ}C = 300K\),每次循环对外作净功 \(W = 8000J\)。
步骤 2:计算初始循环的热机效率
热机效率 \(\eta\) 可以用公式 \(\eta = 1 - \frac{T_2}{T_1}\) 计算,其中 \(T_1\) 和 \(T_2\) 分别是高温热源和低温热源的温度。
步骤 3:计算第二个循环的热机效率
由于每次循环对外作净功增加到 \(W' = 10000J\),而低温热源温度不变,因此需要计算新的高温热源温度 \(T_1'\)。
步骤 4:计算第二个循环的高温热源温度
根据卡诺循环的效率公式 \(\eta' = 1 - \frac{T_2}{T_1'}\),其中 \(\eta'\) 是新的热机效率,\(T_2\) 是低温热源的温度,\(T_1'\) 是新的高温热源温度。