题目
一理想卡诺热机在温度为300 K和400 K的两个热源之间工作。若把高温热源温度提高100 K,则其效率可提高为原来的____倍; 若把低温热源温度降低100 K,则其逆循环的致冷系数将降低为原来的____倍
一理想卡诺热机在温度为300 K和400 K的两个热源之间工作。若把高温热源温度提高100 K,则其效率可提高为原来的____倍; 若把低温热源温度降低100 K,则其逆循环的致冷系数将降低为原来的____倍
题目解答
答案
1.6 ;1/3
解析
考查要点:本题主要考查卡诺热机的效率公式和卡诺制冷机的致冷系数公式,以及温度变化对这两个量的影响。
解题核心思路:
- 卡诺热机效率公式为 $\eta = 1 - \frac{T_c}{T_h}$,其中 $T_c$ 是低温热源温度,$T_h$ 是高温热源温度。高温热源温度升高或低温热源温度降低均会提高效率。
- 卡诺制冷机致冷系数公式为 $C = \frac{T_c}{T_h - T_c}$。低温热源温度降低或高温热源温度升高均会降低致冷系数。
破题关键点:
- 明确公式中温度的变化方向对结果的影响。
- 代入新温度值时注意单位统一(开尔文)。
第一空:高温热源温度提高后的效率倍数
-
原效率计算:
原高温热源 $T_h = 400\ \text{K}$,低温热源 $T_c = 300\ \text{K}$,则原效率为:
$\eta_1 = 1 - \frac{300}{400} = 0.25$ -
新效率计算:
高温热源提高 $100\ \text{K}$ 后,$T_h' = 500\ \text{K}$,低温热源不变,则新效率为:
$\eta_2 = 1 - \frac{300}{500} = 0.4$ -
效率倍数:
$\frac{\eta_2}{\eta_1} = \frac{0.4}{0.25} = 1.6$
第二空:低温热源温度降低后的致冷系数倍数
-
原致冷系数计算:
原低温热源 $T_c = 300\ \text{K}$,高温热源 $T_h = 400\ \text{K}$,则原致冷系数为:
$C_1 = \frac{300}{400 - 300} = 3$ -
新致冷系数计算:
低温热源降低 $100\ \text{K}$ 后,$T_c' = 200\ \text{K}$,高温热源不变,则新致冷系数为:
$C_2 = \frac{200}{400 - 200} = 1$ -
致冷系数倍数:
$\frac{C_2}{C_1} = \frac{1}{3}$