题目
某理想气体分别进行了如图所示的两个卡诺循环:Ⅰ(abcda)和Ⅱ(a′b′c′d′a′),且两个循环曲线所围面积相等.设循环Ⅰ的效率为η,每次循环在高温热源处吸的热量为Q,循环Ⅱ的效率为η′,每次循环在高温热源处吸的热量为Q′,则( )A-|||-a a`-|||-b ,-|||-b-|||-d-|||-C-|||-d` CA.η<η′,Q<Q′B.η<η′,Q>Q′C.η>η′,Q<Q′D.η>η′,Q>Q′
某理想气体分别进行了如图所示的两个卡诺循环:Ⅰ(abcda)和Ⅱ(a′b′c′d′a′),且两个循环曲线所围面积相等.设循环Ⅰ的效率为η,每次循环在高温热源处吸的热量为Q,循环Ⅱ的效率为η′,每次循环在高温热源处吸的热量为Q′,则( )

- A.η<η′,Q<Q′
- B.η<η′,Q>Q′
- C.η>η′,Q<Q′
- D.η>η′,Q>Q′
题目解答
答案
B
解析
考查要点:本题主要考查卡诺循环的效率公式、净功与吸热的关系,以及如何通过p-V图判断热源温度。
解题核心思路:
- 卡诺循环效率公式:效率$\eta = 1 - \frac{T_c}{T_h}$,仅与高低温热源温度有关。
- 净功与面积关系:卡诺循环的净功等于p-V图中循环曲线围成的面积,面积相等则净功$W$相等。
- 吸热与效率关系:吸热$Q = \frac{W}{\eta}$,效率越低,吸热越多。
破题关键点:
- 通过p-V图判断两个循环的高温热源温度$T_h$和低温热源温度$T_c$:高温等温线更靠近原点的循环,其高温热源温度更高;低温等温线更远离原点的循环,低温热源温度更低。
- 结合温度差异分析效率高低,再通过净功相等推导吸热大小。
关键分析步骤
判断热源温度
- 在p-V图中,等温线的形状反映温度高低。高温等温线(如循环Ⅰ的ab段、循环Ⅱ的a′b′段)更靠近原点,说明对应温度更高。
- 由图可知,循环Ⅱ的高温等温线(a′b′)比循环Ⅰ的(ab)更靠近原点,故循环Ⅱ的高温热源温度$T_h'$更高。
- 同理,循环Ⅱ的低温等温线(c′d′)比循环Ⅰ的(cd)更远离原点,故循环Ⅱ的低温热源温度$T_c'$更低。
比较效率
根据卡诺效率公式:
$\eta = 1 - \frac{T_c}{T_h}, \quad \eta' = 1 - \frac{T_c'}{T_h'}$
由于$T_h' > T_h$且$T_c' < T_c$,可得$\eta' > \eta$。
比较吸热
卡诺循环的净功$W$等于p-V图中面积,题目中面积相等,故$W = W'$。吸热公式为:
$Q = \frac{W}{\eta}, \quad Q' = \frac{W'}{\eta'}$
因$\eta < \eta'$,代入得$Q > Q'$。