题目
6-8 有人设计了一台热机,工质分别从温度为 _(1)=800k _(2)=500k 的两-|||-个高温热源吸热 _(1)=1500kJ 和 _(2)=500kJ, 以 _(0)=300k 的环境为冷源,放热-|||-Q3,问:(1)要求热机作出循环净功 _(max)=1000kJ, 该循环能否实现?(2)最大-|||-循环净功W········为多少?

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查热力学第二定律的应用,特别是㶲(可用能)的概念在多热源热机循环中的分析。
解题核心思路:
- 判断循环可行性:根据热力学第二定律,热机的净功不能超过所有高温热源提供的㶲之和。
- 计算最大净功:将各高温热源提供的㶲相加,即为理想情况下热机可能输出的最大净功。
破题关键点:
- 㶲的计算公式:每个高温热源的㶲为 $Q \cdot \left(1 - \frac{T_0}{T_H}\right)$,其中 $T_H$ 为高温热源温度,$T_0$ 为低温热源温度。
- 总净功限制:实际净功必须小于等于各高温热源提供的总㶲。
第(1)题
判断循环能否实现
- 计算各高温热源的㶲:
- 高温热源 $T_1=800\ \text{K}$ 提供的㶲:
$Q_1 \cdot \left(1 - \frac{T_0}{T_1}\right) = 1500\ \text{kJ} \cdot \left(1 - \frac{300}{800}\right) = 937.5\ \text{kJ}$ - 高温热源 $T_2=500\ \text{K}$ 提供的㶲:
$Q_2 \cdot \left(1 - \frac{T_0}{T_2}\right) = 500\ \text{kJ} \cdot \left(1 - \frac{300}{500}\right) = 200\ \text{kJ}$
- 高温热源 $T_1=800\ \text{K}$ 提供的㶲:
- 总最大可能净功:
$W_{\text{net,max}} = 937.5\ \text{kJ} + 200\ \text{kJ} = 1137.5\ \text{kJ}$ - 比较净功要求:
题目要求 $W_{\text{ma}} = 1000\ \text{kJ}$ 小于 $1137.5\ \text{kJ}$,因此该循环可以实现。
第(2)题
求最大循环净功
根据上述计算,最大净功为各高温热源提供的总㶲:
$W_{\text{net,max}} = 1137.5\ \text{kJ}$