热机示例（热力学第二定律的应用）

9个热机问题实例（热力学第二定律的应用）

1. 在一个循环中，一台发动机从高温热源吸收 3000 焦耳的热量，并向低温热源释放 1000 焦耳的热量。求该热机的效率！

讨论
热机 本页问题中提到的“卡诺”一词与卡诺热机并非同一概念。卡诺热机是一种理想热机，仅存在于理论中。而本题中提到的热机是实际存在的热机，而非理论上的热机（卡诺热机）。
迪克塔会 :
吸收的热量 (Q)_H) = 3000 焦耳
释放的热量（Q）_L) = 1000 焦耳
机器所做的功（W）= 3000 – 1000 = 2000 焦耳
问 热机效率（e）
Jawab :

2. 一台热机在一个循环中做功2000焦耳，并释放热量500焦耳。该热机的效率为……

讨论
迪克塔会 :
机器所做的功（W）= 2000 焦耳
释放的热量（Q）_L) = 5000 焦耳
吸收的热量 (Q)_H) = 2000 + 5000 = 7000 焦耳
问 热机效率（e）
Jawab :

3. 一台汽车发动机的效率为 30%。如果该发动机每个循环产生 10.000 焦耳的功，那么该发动机每个循环会排出多少热量？
讨论
迪克塔会 :
效率 (e) = 30% = 30/100 = 0,3
机器所做的功（W）= 3000 焦耳
问 发动机每个循环散发的热量（Q）。_L)
Jawab :
计算吸收的热量（Q）。_H利用热机的效率公式（e）：
每个循环散失的热量 (Q)_L) = 吸收的热量 (Q_H）——产生的工作量（W）
Q_L = 10.000 焦耳 – 3000 焦耳
Q_L = 7000 焦耳

热机效率，卡诺热机

4. 一台热机从高温热源吸收3.000焦耳的热量，并向低温热源释放2.400焦耳的热量。该热机的效率为……
A. 10%
B. 15%
C. 20%
D. 30%
E. 40%
讨论 ：
迪克塔会 :
Q_H = 3000 焦耳，Q_L 等于 2400 焦耳。
问 :
热机的效率（e）是多少？
Jawab :
正确答案是C。

5. 一台卡诺循环机有一个300℃的高温储热器。 ^oC 和低温储层 80 ^oC. 这台机器的效率是……
A. 38%
B. 45%
C. 50%
D. 58%
E. 67%
讨论 ：
迪克塔会 :
T_L = 80^oC = (80 + 273) K = 353 K
T_H = 300^oC = (300 + 273) K = 573 K
如果已知温度单位为摄氏度，则必须将其转换为开尔文单位（开尔文是国际温度单位制）。
问 :
卡诺循环的效率（e）是多少？
Jawab :

正确答案是 A。

6. 卡诺循环热源的高温为 600 K，效率为 60%。为了达到 70% 的效率，卡诺循环热源的高温必须……
A. 500千
B. 800K
C. 1000 K
D. 1200 K
E. 1500 K
讨论 ：
迪克塔会 :
数据 1：T_H = 600 K，e = 60%
数据 2：T_H = …. K ?，e = 70 %
问 :
高温（T_H)
Jawab :
利用数据 1 计算低温 (T)。_L).
使用 T_L 并使用数据 2 计算高温 (T_H）：
要达到 70% 的效率，高温 = 800 开尔文。
正确答案是 B。

7. 观察下图所示的卡诺循环的PV图。如果W = 5000焦耳，那么该循环中发动机释放的热量为……
A. 2.315 焦耳
B. 3.475 焦耳
C. 3.750 焦耳
D. 5.000 焦耳
E. 5.600 焦耳

讨论 ：
迪克塔会 :
W = 5000 焦耳
T_H = 780千
T_L = 320千
问 :
Q₂ ?
Jawab :
卡诺循环效率：
e = 1 – (T_L/T_H) = 1 – (320/780) = 1 – 0,41 = 0,59
只有 59% 的热量用于做功。利用这些数据计算卡诺循环吸收的热量 (Q)。₁).
（0,59）（Q）₁) = 5000 焦耳
Q₁ = 5000 焦耳/0,59 = 8475 焦耳
发动机吸收的热量为 8475 焦耳。
发动机每个循环释放的热量：
W = Q₁ -Q₂
5000 焦耳 = 8475 焦耳 – Q₂
Q₂ = 8475 焦耳 – 5000 焦耳
Q₂ = 3475 焦耳
正确答案是 B。

8. 观察下图所示的卡诺循环的PV图！如果吸收的热量（Q）₁如果 ) = 8000 焦耳，那么卡诺循环所做的功是……
A. 1640 焦耳
B. 4720 焦耳
C. 5640 焦耳
D. 6270 焦耳
E. 8840 J

讨论 ：
迪克塔会 :
Q₁ = 8000 焦耳
T_H = 820千
T_L = 380千
问 :
什么？
Jawab :
卡诺循环效率：
e = 1 – (T_L/T_H) = 1 – (380/820) = 1 – 0,46 = 0,54
只有 54% 的热量被用来做功。利用这些数据计算卡诺热机所做的功（W）。
(0,59)(8000) = 4720 焦耳
卡诺发动机所做的功为 4720 焦耳。
正确答案是 B。

9. 卡诺热机在520℃的热源之间工作 ^oC 和冷库 110 ^oC. 如果机器从热源吸收了 3000 焦耳的热量，那么机器排出的热量为……
A. 450焦耳
B. 800焦耳
C. 1000分钟
D. 1200焦耳
E. 1440焦耳
讨论 ：
迪克塔会 :
T_H = 520 + 273 = 793 K
T_L = 110 + 273 = 383 K
Q₁ = 3000 焦耳
问 :
Q₂ ……？
Jawab :
卡诺循环效率：
e = 1 – (383/793) = 1 – 0,48 = 0,52
利用这些数据计算发动机所做的功（W）。
(0,52)(3000) = 1560 焦耳
机器所做的功为 1560 焦耳。
发动机释放的热量：
Q₂ = 3000 焦耳 – 1560 焦耳
Q₂ = 1440 焦耳
发动机释放的热量为 1440 焦耳。