题目
可逆热机的效率最高,在其他条件都相同时,可逆热机拖动的火车行走的速度 ( )A. 最快B. 最慢C. 相同D. 不一定
可逆热机的效率最高,在其他条件都相同时,可逆热机拖动的火车行走的速度 ( )
A. 最快
B. 最慢
C. 相同
D. 不一定
题目解答
答案
B. 最慢
解析
考查要点:本题主要考查对热机效率与功率关系的理解,以及可逆热机特性在实际应用中的推导能力。
解题核心思路:
- 明确概念:可逆热机效率最高,但效率与功率是两个不同概念。
- 关键联系:效率表示能量转化比例,功率表示做功快慢。
- 实际推导:在相同条件下(如燃料消耗率相同),效率高的热机可能因循环过程更缓慢,导致单位时间输出功较少,从而速度更慢。
破题关键点:
- 效率≠功率:效率高并不意味着做功快。
- 可逆热机特性:其高效性需通过更缓慢的热力学过程实现,可能限制输出功率。
概念辨析
- 热机效率:$\eta = 1 - \frac{T_c}{T_h}$(卡诺效率),表示转化为功的热量占比。
- 功率:$P = \frac{W}{t}$,表示单位时间输出的功。
关键推理
- 假设条件:两列火车(可逆热机与不可逆热机)燃料消耗率相同(单位时间吸收热量$Q_h$相同)。
- 可逆热机优势:输出功更多,即$W_{\text{可逆}} = \eta_{\text{可逆}} Q_h > W_{\text{不可逆}}$。
- 功率矛盾:若输出功更多,理论上功率应更大,但实际中可逆热机因循环过程缓慢,单位时间完成的循环次数少,实际输出功率可能更低。
- 速度决定因素:火车速度由输出功率决定。若可逆热机功率较低,则速度更慢。
结论
效率最高不等于功率最大。可逆热机为保证高效性,需牺牲部分功率,因此速度最慢。