题目
一卡诺热机在每次循环过程中都要从温度400K的高温热源吸热418 J,向低温热源放热334.4 J,低温热源温度为 _。A. 316.4 KB. 320 KC. 46.6 KD. 483.6 K
一卡诺热机在每次循环过程中都要从温度400K的高温热源吸热418 J,向低温热源放热334.4 J,低温热源温度为 _。
A. 316.4 K
B. 320 K
C. 46.6 K
D. 483.6 K
题目解答
答案
B. 320 K
解析
考查要点:本题主要考查卡诺热机的效率公式及其应用,需要理解卡诺循环中热力学第二定律的相关知识。
解题核心思路:卡诺热机的效率由高温热源和低温热源的温度决定,同时效率也等于吸热量与做功量的比值。通过这两个表达式的等价关系,建立方程求解低温热源温度。
破题关键点:
- 卡诺效率公式:$\eta = 1 - \frac{T_c}{T_h}$,其中$T_h$和$T_c$分别为高温和低温热源的温度。
- 效率与热量关系:$\eta = \frac{Q_h - Q_c}{Q_h}$,其中$Q_h$为吸热量,$Q_c$为放热量。
- 联立方程:将两个表达式联立,代入已知量求解$T_c$。
步骤1:计算效率$\eta$
根据吸热量$Q_h = 418 \, \text{J}$和放热量$Q_c = 334.4 \, \text{J}$,效率为:
$\eta = \frac{Q_h - Q_c}{Q_h} = \frac{418 - 334.4}{418} = \frac{83.6}{418} = 0.2.$
步骤2:联立卡诺效率公式
将$\eta = 0.2$代入$\eta = 1 - \frac{T_c}{T_h}$,其中$T_h = 400 \, \text{K}$:
$0.2 = 1 - \frac{T_c}{400}.$
步骤3:解方程求$T_c$
整理得:
$\frac{T_c}{400} = 1 - 0.2 = 0.8 \quad \Rightarrow \quad T_c = 400 \times 0.8 = 320 \, \text{K}.$