请教一道热力学题目

2024-12-04 07:05:20
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回答1:

这两个循环方向都是顺时针的,可知,都是对外做功的动力循环。
循环热效率=取得的收益/付出的代价,在本题中循环热效率=对外做的功/高温热源吸热。
高温热源吸收热量Q1=Tmax*dS,低温热源放出的热量Q2=Tmin*dS,对外做的功=Q1-Q2,热效率=W/Q1;
从图中分析得知,Q1就是循环的上边界与S轴围成图形的面积,Q2是循环的下边界与S轴围成图形的面积,W就是这两部分面积之差,也就是循环线路内部包围的图形的面积(对A是矩形,对B是圆形);
所以,对于A图,热效率=W/Q1=循环曲线围成的矩形面积/上部分的边界与S轴围成的矩形面积,得到热效率=1-Tmax/Tmin,这就是卡诺循环的热效率。
对于B图,热效率=W/Q1=循环曲线围成的圆形的面积/上部分的边界与S轴围成的圆形的面积,根据图中数据,可以将这两部分给算出来,其中分母的计算用到了简单的微积分。答案难以输入,就不贴了。
楼主可以自己照上述步骤计算一下,如果仍有问题,可以追问或站内我。
打了这么多字,分应该能给我了吧?

回答2:

楼上基本概念正确,就是个别地方表述有点小问题,另外这个问题不需要积分,一定要积分也可以(建立右图上半圆的方程)但比较复杂,积出的结果初等数学的结论早就有了,毫无必要。

第一个问题,当然可以用楼上的解法,但更直接的是:这个循环就是可逆卡诺循环(两条等温线,两条等熵线,就是可逆绝热线)!一眼可以看出效率=1-T2/T1=1-(900+273)/(1000+273)。

第二个问题效率=圆面积(对外做功量)/上半圆与横轴包围的曲顶柱形面积(从外界的吸热量)
=pi(ΔT/2)^2/[1/2 pi(ΔT/2)^2+1/2(T1+T2)ΔT]。
其中ΔT=1000-900=100K或J/K,这里有个容易产生疑问的地方,就是ΔS是多少?从图上看,数值上等于ΔT但单位不同。(ΔT/2)^2的单位实际上是K*J/K=J,(T1+T2)ΔT的单位也是如此。