この問題が解けません・・・。

 水温5.0℃と25.0℃の海水を用いて温度差発電をする。このとき最大熱効率nmaxを求めよ。

 燃焼温度800℃ 排気ガス温度が250℃である。この熱機関の最大熱効率nmaxを求めよ。

・・・という問題なのですが、有効数字3ケタで解答するのですが、単位のつけ方や解答のしかたが分かりません!
教えて下さい!!

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A 回答 (2件)

温度差発電の場合は


T1=273.2+5.0 K
T2=273.2+25.0 K

下の熱機関の場合は
T1=273+250 K
T2=273+800 K

絶対温度の単位はK(ケルビン)です。

熱効率ηの単位は100掛けて%です。

η=(T2-T1)/T2 に代入して計算です。

後は、引き算と割り算です。答えはη=0.???%となります。

頑張ってネ!!
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この回答へのお礼

大変分かりやすい説明をありがとうございました。おかげで、無事答えを出すことができました。今後Rougu02の質問を見かけたら回答をよろしくお願いします。

お礼日時:2002/01/11 13:06

計算は簡単ですから、ヒントのみ、


熱力学のカルノーサイクルの熱効率が最高です。
その効率ηは
η=(T2-T1)/T2
です。
T1は低熱源の絶対温度
T2は高熱源の絶対温度

ηはキリシャ文字でイータと読みます。
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この回答へのお礼

よきヒントをありがとうございます。
しかし、何分、自分は物理が苦手なもので、熱力学自体よく理解しておりません・・。とりあえず、もう一度再チャレンジしてみます・・。

お礼日時:2002/01/09 15:25

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Aベストアンサー

教科書に書いてあるでしょ。

Q熱効率が最大であることの証明について

熱力学の問題です。

温度T1(k)の高温熱源と温度T2(k)の低温熱源との間に、
非可逆サイクルの機関と可逆サイクルの機関を、軸を直結して併置する。
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可逆サイクルの熱効率が最大であることを証明しなさい。

という問題なのですが、よくわかりませんでした。
この問題についてわかる方いましたら教えてください!

Aベストアンサー

非可逆サイクルの機関が高温部からQ1の熱量を受け取り低温部にQ2の熱を廃棄して、Wの仕事を取り出すことを考える。
熱力学第一法則から
W=Q1-Q2 (1)
となり、この熱機関の熱効率は
W/Q1=(Q1-Q2)/Q1 (2)
と表すことができる。

可逆サイクルの機関が高温部からQ3の熱量を受け取り低温部にQ4の熱を廃棄して、Wの仕事を取り出すことを考える。
熱力学第一法則から
W=Q3-Q4 (3)
となり、この熱機関の熱効率は
W/Q3=(Q3-Q4)/Q3 (4)
と表すことができる。

非可逆サイクルの機関の熱効率が可逆サイクル機関の熱効率よりもよいと仮定すると(2),(4)から
W/Q1>W/Q3→Q1<Q3 (5)
(1),(2)から
Q1=W+Q2<W+Q4=Q3→Q2<Q4 (6)

この二つの熱機関を連結し、非可逆サイクルの機関で得た仕事で可逆サイクルを動かすことを考える。
すると、
高温部奪われた熱量=Q1-Q3<0
低温部に与えられた熱量=Q2-Q4<0
熱機関で行われた仕事=W-W=0
となります。
これは仕事を与えていないにもかかわらず低温部から高温部へ熱が移動したことになります。
これは熱力学第二法則に矛盾している。

非可逆サイクルの機関が高温部からQ1の熱量を受け取り低温部にQ2の熱を廃棄して、Wの仕事を取り出すことを考える。
熱力学第一法則から
W=Q1-Q2 (1)
となり、この熱機関の熱効率は
W/Q1=(Q1-Q2)/Q1 (2)
と表すことができる。

可逆サイクルの機関が高温部からQ3の熱量を受け取り低温部にQ4の熱を廃棄して、Wの仕事を取り出すことを考える。
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となり、この熱機関の熱効率は
W/Q3=(Q3-Q4)/Q3 (4)
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こんにちは。

・まず、「完全に室温と同じ30℃」になる時間を計算すると、その時間は無限の未来になります。
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・熱容量や比熱が大きいほど、温度が変化しにくいです。
・熱伝導率が大きいほど、温度が変化しやすいです。
・鉄の形状が大きく関係します。薄い板状であれば温度はすぐ変わり、球体は変わりにくいです。
・周囲で空気が動いているのと動かないのとで違いがあります。

以上のことからわかるとおり、計算は複雑を極めますので、
実験で求めるのが最もよいということになります。


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