题目
2、某制冷机在热源 T1= 300K,及冷源 T2= 250K 之间工作,其制冷量为 1000 KJ,消耗 功为 250 KJ,此制冷机是 【 】A. 可逆的B. 不可逆的C. 不可能的D. 可逆或不可逆的
2、某制冷机在热源 T1= 300K,及冷源 T2= 250K 之间工作,其制冷量为 1000 KJ,消耗 功为 250 KJ,此制冷机是 【 】
A. 可逆的
B. 不可逆的
C. 不可能的
D. 可逆或不可逆的
题目解答
答案
B. 不可逆的
解析
考查要点:本题主要考查制冷机的性能系数(COP)计算及卡诺制冷机的理论极限,判断实际制冷机的工作状态是否符合热力学第二定律。
解题核心思路:
- 计算实际制冷机的COP:COP = 制冷量 / 消耗功。
- 计算卡诺制冷机的理论COP:COP_Carnot = T₂ / (T₁ - T₂)。
- 比较两者大小:若实际COP < COP_Carnot,则制冷机不可逆;若相等则可逆;若大于则不可能存在。
破题关键点:明确卡诺制冷机的COP是理论最大值,实际制冷机的COP必须小于或等于该值,否则违反热力学第二定律。
步骤1:计算实际制冷机的COP
根据公式:
$\text{COP}_{\text{实际}} = \frac{Q_c}{W} = \frac{1000\, \text{kJ}}{250\, \text{kJ}} = 4$
步骤2:计算卡诺制冷机的理论COP
卡诺制冷机的COP为:
$\text{COP}_{\text{Carnot}} = \frac{T_2}{T_1 - T_2} = \frac{250\, \text{K}}{300\, \text{K} - 250\, \text{K}} = \frac{250}{50} = 5$
步骤3:比较COP大小
实际COP(4)小于卡诺COP(5),说明该制冷机未达到理论最大效率,但仍符合热力学第二定律,因此是不可逆的。