题目
(本题10分)1 mol理想气体在T1 = 400 K的高温热源与T2 = 300 K的低温热源间作卡诺循环(可逆的),在400 K的等温线上起始体积为V1 = 0.001 m3,终止体积为V2 = 0.005 m3,试求此气体在每一循环中(1) 从高温热源吸收的热量Q1(2) 气体所作的净功W(3) 气体传给低温热源的热量Q2
(本题10分)
1 mol理想气体在T1 = 400 K的高温热源与T2 = 300 K的低温热源间作卡诺循环(可逆的),在400 K的等温线上起始体积为V1 = 0.001 m3,终止体积为V2 = 0.005 m3,试求此气体在每一循环中
(1) 从高温热源吸收的热量Q1
(2) 气体所作的净功W
(3) 气体传给低温热源的热量Q2
题目解答
答案
解:(1) J 3分
(2) .
J 4分
(3) J 3分
解析
步骤 1:计算从高温热源吸收的热量Q1
根据卡诺循环的性质,理想气体在等温过程中吸收的热量等于气体对外做的功。对于理想气体,等温过程中的热量Q1可以通过公式Q1 = nRT1ln(V2/V1)计算,其中n是摩尔数,R是理想气体常数,T1是高温热源的温度,V1和V2分别是起始和终止体积。
步骤 2:计算气体所作的净功W
卡诺循环的效率η可以通过公式η = 1 - T2/T1计算,其中T2是低温热源的温度。净功W可以通过公式W = ηQ1计算。
步骤 3:计算气体传给低温热源的热量Q2
根据能量守恒定律,气体传给低温热源的热量Q2可以通过公式Q2 = Q1 - W计算。
根据卡诺循环的性质,理想气体在等温过程中吸收的热量等于气体对外做的功。对于理想气体,等温过程中的热量Q1可以通过公式Q1 = nRT1ln(V2/V1)计算,其中n是摩尔数,R是理想气体常数,T1是高温热源的温度,V1和V2分别是起始和终止体积。
步骤 2:计算气体所作的净功W
卡诺循环的效率η可以通过公式η = 1 - T2/T1计算,其中T2是低温热源的温度。净功W可以通过公式W = ηQ1计算。
步骤 3:计算气体传给低温热源的热量Q2
根据能量守恒定律,气体传给低温热源的热量Q2可以通过公式Q2 = Q1 - W计算。