卡诺热机证明气体固体遵守不同热动力原理

卡诺热机证明气体与固体遵守不同的的热动力原理

摘要：热量向低温传导和固体的热胀冷缩都是经验与事实，发现了固体的热胀冷缩等物理性质可以使单一热源的热量转化为有用功，同时产生温差。由于新的热动力原理与热力学第二定律的实现途径不同，逻辑上是共存关系。运用卡诺热机能证明气体与固体分别遵守不同的热动力原理。

关键词：卡诺热机卡诺定理热力学第二定律 p—v图

中图分类号：tm7 文献标识码：a 文章编号：1674-098x（2012）09（c）-0010-03

物理界前辈王季陶在《卡诺定理和热力学第二定律须正确扩展》中空洞地反对新的热动力原理，其回避了固体的物理性质可以使热转化为有用功，同时产生温差的论断，实际偏题了。不过“卡”文的严谨值得借鉴。本文同时与其商榷。

1 卡诺热机的作用和意义

卡诺热机是在理想条件下循环对热功转化的概括，具有普适性、简单性、客观性。它是提炼和证明物质所具有的热力学规律的格式及工具。关于热量向低温传导和固体的热胀冷缩的事实与经验，通过卡诺热机能够证明气体和固体物质遵守两个不同的热动力原理。

2 卡诺热机证明卡诺定理和热力学第二定律及新的热动力原理关于卡诺定理和热力学第二定律在大学物理教材上有详细的证明过程参考。

2.1 卡诺定理

空气热机实验

空气热机实验 热机是将热能转换为机械能的机器。历史上对热机循环过程及热机效率的研究为热力学第二定律的确立起了奠基性的作用。斯特林1816年发明的空气热机，以空气作为工作介质，是最古老的热机之一。虽然现在已发展了内燃机，燃气轮机等新型热机，但空气热机结构简单，便于帮助理解热机原理与卡诺循环等热力学知识。 【实验目的】 空气热机原理、卡诺循环、卡诺定理 【实验原理】 空气热机的结构及工作原理可用图1说明。热机主机由高温区，低温区，工作活塞及汽缸，位移活塞及汽缸，飞轮，连杆，热源等部分组成。 图1 空气热机工作原理 对于循环过程可逆的理想热机，热功转换效率： η = A/Q1 =（Q1-Q2）/Q1=（T1-T2）/T1 = ΔT/ T1 实际热机：η≦ΔT/ T1 正比于ΔT/n，n为热机转速，η正比于热机每一循环从热源吸收的热量Q 1 及ΔT均可测量，测量不同冷热端温度时的nA/ΔT，观察它n A/ΔT。n，A，T 1 的关系，可验证卡诺定理。 与ΔT/ T 1 当热机带负载时，热机向负载输出的功率可由力矩计测量计算而得，且热机实际输出功率的大小随负载的变化而变化。在这种情况下，可测量计算出不同负载大小时的热机实际效率。 【实验仪器】 ZKY-RJ型空气热机实验仪、示波器

【实验内容】 1．测量不同冷热端温度时的热功转换值（表1），作nA/ΔT 与ΔT/ T 1的关系图， 验证卡诺定理。 2．测量热机输出功率随负载及转速的变化关系（表2），作图分析。 【注意事项】 1．加热端在工作时温度很高，而且在停止加热后1小时内仍然会有很高温度， 请小心操作，否则会被烫伤。 2．热机在没有运转状态下，严禁长时间大功率加热，若热机运转过程中因各种 原因停止转动，必须用手拨动飞轮帮助其重新运转或立即关闭电源，否则会损坏仪器。 3．热机汽缸等部位为玻璃制造，容易损坏，请谨慎操作。 4．记录测量数据前须保证已基本达到热平衡，避免出现较大误差。等待热机稳 定读数的时间一般在10分钟左右。 5．在读力矩的时候，力矩计可能会摇摆。这时可以用手轻托力矩计底部，缓慢 放手后可以稳定力矩计。如还有轻微摇摆，读取中间值。 6．飞轮在运转时，应谨慎操作，避免被飞轮边沿割伤。

卡诺循环与卡诺定理上课讲义

卡诺循环与卡诺定理

卡诺循环与卡诺定理 一、卡诺热机 1.卡诺定理的提出 从19世纪起，蒸汽机在工业、交通运输中起到愈来愈重要的作用。但是，蒸汽机的效率是很低的，还不到5%，有95%以上的热量都没有得到利用。在生产需要的推动下，一大批科学家和工程师开始由理论上来研究热机的效率。萨迪·卡诺(Sadi Carnot,1796—1832)，这位法国工程师正是其中的一位。 当时盛行热质说，普遍认为热也是一种没有重量、可以在物体中自由流动的物质。卡诺也信奉热质说，他在他的论文《关于热的动力的思考》中有这样一段话：“我们可以恰当地把热的动力和一个瀑布的动力相比。……瀑布的动力依赖于它的高度和水量；热的动力依赖于所用的热质的量和我们可以称之为热质的下落高度，即交换热质的物体之间的温度差。”在这里，卡诺关于“热只在机器中重新分配，热量并不消耗”的观点是不正确的，他没有认识到热和功转化的内在的本质联系。但是卡诺定理的提出，却是一件具有划时代意义的事。 2.卡诺循环 热力学理论指出，要实现一个可逆循环过程，必须使循环过程中的每一分过程都是可逆的。而要实现过程的可逆，除了要使过程没有摩擦存在以外，更重要 的就是要求过程的进行是准静态的。如下图： 要完成一个双热源的可逆循环，其方式应当是由两个等温过程与两个绝热过程组成，如下图： 卡诺循环的效率为： 其中T2为低温热源的温度，T1为高温热源的温度。 3.卡诺定理及其推论 (1). 卡诺定理（Carnot principle）：在两个不同温度的恒温热源间工作的所有热 机，以可逆热机的热效率为最高。即在恒温T1、T2下，ηt,IR≤ηt,R.

空气热机

实验报告 物理系 08级 姓名：XXX 学号：198200XXXXXXXX 实验题目：空气热机 一、实验原理 热机是将热能转换为机械能的机器，斯特林1816年发明的空气热机，以空气作为工作介质，是最古老的热机之一。虽然现在已发展了内燃机，燃气轮机等新型热机，但空气热机结构简单，便于帮助理解热机原理与卡诺循环等热力学中的重要内容，是很好的实验教学仪器。 1．热机发电原理 空气热机的结构及工作原理可用图1说明。热机主机由汽缸、高温区、低温区、工作活塞、位移活 塞、飞轮、连杆等部分组成。 汽缸的上部有螺旋状的加 热电阻，构成高温区，汽缸下部 为水冷的低温区。汽缸下面的活 塞是工作活塞，它使汽缸内气体 封闭，并在气体的推动下对外做功。工作活塞上面是位移活 塞，它是半封闭活塞，气体可 通过其中间圆柱内充塞的细 铜丝流动，其作用是在循环过 程中使气体在高温区与低温 区间不断交换，并在通过铜丝 时预冷（热）。 工作活塞与位移活塞通 过连杆与飞轮连接，相位相差 90度，当某一活塞处于位置极 值时，它本身的位置变化率最 小，而另一个活塞的位置变化 率最大。在作热机工作时，位 移活塞超前工作活塞90度。当工作活塞处于最顶端时，位移活塞迅速下移，使汽缸内气 体向高温区流动，如图1 a 所 示；进入高温区的气体温度升高，使汽缸内压强增大并推动工作活塞向下运动，如图1 b 所示， 在此过程中热能转换为飞轮转动的机械能；工作活 塞在最底端时，位移活塞迅速 上移，使汽缸内气体向低温区 流动，如图1 c 所示；进入低 温区的气体温度降低，使汽缸 图 3 空气热机实验装置 空气热机 位移传感器 变 压器 图 1 热机结构及原理图 图2 作为热泵和制冷机操作热空气发动机的操作原理： 上图为热泵、下图为冷泵

空气热机实验报告范文

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空气热机实验报告范文 前言语料：温馨提醒，报告一般是指适用于下级向上级机关汇报工作，反映情况，答复上级机关的询问。按性质的不同，报告可划分为：综合报告和专题报告；按行文的直接目的不同，可将报告划分为：呈报性报告和呈转性报告。体会指的是接触一件事、一篇文章、或者其他什么东西之后，对你接触的事物产生的一些内心的想法和自己的理解 本文内容如下：【下载该文档后使用Word打开】 篇一：空气热机实验论文报告 摘要：热机是将热能转换为机械能的装置，空气热机结构简单、便于操作。空气热机实验通过对空气热机探测仪、计算机等操作来理解空气热机原理及循环过程。通过电加热器改变热端温度测量热功转换值，作出nA/ΔT与ΔT/T1的关系图，验证卡诺定理。逐步改变力矩大小来改变热机输出功率及转速，计算、比较热机实际转化效率。试验表明:在一定误差范围内,随热端温度升高nA/ΔT与ΔT/T1的关系呈现性变化，验证卡诺定理。热端温度一定时输出功率随负载增大而变大，转速而减小。 关键词：卡诺定理;空气热机;卡诺循环 热机是将热能转换为机械能的机器。历史上对热机循环过程及热机效率的研究为热力学第二定律的确立起了奠基性的作用。斯特林1816年发明的空气热机，以空气作为工作介质，是最古老的热机之一。虽然现在已发展了内燃机，燃气轮机等新型热机，

但空气热机结构简单，便于帮助理解热机原理与卡诺循环等热力学知识。空气热机的结构如图一所示，热机主机主要有高温区、低温区、工作活塞和位移活塞、气缸、飞轮、连杆，热源等组成。 由电热方式加热位移活塞，其作用是在循环过程中使气体在高温区与低温区间不断交换，气体可通过位移活塞与位移气缸间的间隙流动，提高高温与低温间的温度差可以提高热机效率。位移活塞与工作活塞通过连杆与飞轮连接，他们的运动是不同步的，其中一个处于极值时，速度最小，另一个活塞速度最大。 图一空气热机工作原理示意图 当工作活塞向下移时，位移活塞迅速左移，使汽缸内气体向高温区流动，如图1a所示；进入高温区的气体温度升高，使汽缸内压强增大并推动工作活塞向上运动，如图1b所示，在此过程中热能转换为飞轮转动的机械能；工作活塞向顶端移动时，位移活塞迅速右移，使位移汽缸内气体向低温区流动，如图1c所示；进入低温区的气体温度降低，使汽缸内压强减小，同时工作活塞在飞轮惯性力的作用下向下运动，完成循环，如图1d所示。在一次循环过程中气体对外所作净功等于P-V图所围的面积。 根据卡诺对热机效率的研究而得出的卡诺定理，对于可逆循环的理想热机，热功转换效率为： A/Q1Q1Q2/Q1(T1T2)/T1T/T1 式中A为每一个循环中热机做的功，Q1为热机每一循环从热源吸收的热量，Q2为热机每一个循环向冷源放出的热量，T1为热源的绝对温度，T2为冷源的绝对温度。

热机试验

热机实验 热机是将热能转换为机械能的机器。历史上对热机循环过程及热机效率的研究，曾为热力学第二定律奠基了基础。斯特林1816年发明的空气热机，以空气作为工作介质，是最古老的热机之一。 【实验目的】 1．理解热机原理及循环过程 2．测量不同冷热端温度时的热功转换值，验证卡诺定理 3．测量热机输出功率随负载及转速的变化关系，计算热机实际效率 【实验仪器】 空气热机实验仪，空气热机测试仪，电加热器及电源，计算机 【实验原理】 热机主机由高温区，低温区，工作活塞及汽缸，位移活塞及汽缸，飞轮，连杆，热源等部分组成。 热机中部为飞轮与连杆机构，工作活塞与位移活塞通过连杆与飞轮连接。飞轮的下方为工作活塞与工作汽缸，飞轮的右方为位移活塞与位移汽缸，工作汽缸与位移汽缸之间用通气管连接。位移汽缸的右边是高温区，可用电热方式或酒精灯加热，位移汽缸左边有散热片，构成低温区。 工作活塞使汽缸内气体封闭，并在气体的推动下对外做功。位移活塞是非封闭的占位活塞，其作用是在循环过程中使气体在高温区与低温区间不断交换，气体可通过位移活塞与位移汽缸间的间隙流动。工作活塞与位移活塞的运动是不同步的，当某一活塞处于位置极值时，它本身的速度最小，而另一个活塞的速度最大。 图1 空气热机工作原理 当工作活塞处于最底端时，位移活塞迅速左移，使汽缸内气体向高温区流动，如图1 a所示；进入高温区的气体温度升高，使汽缸内压强增大并推动工作活塞向上运动，如图1 b 所示，在此过程中热能转换为飞轮转动的机械能；工作活塞在最顶端时，位移活塞迅速右移，使汽缸内气体向低温区流动，如图1 c 所示；进入低温区的气体温度降低，使汽缸内压强减小，同时工作活塞在飞轮惯性力的作用下向下运动，完成循环，如图1 d 所示。在一次循环过程中气体对外所作净功等于P-V图所围的面积。 根据卡诺对热机效率的研究而得出的卡诺定理，对于循环过程可逆的理想热机，热功转换效率： η = A/Q1 =（Q1-Q2）/Q1=（T1-T2）/T1 = ΔT/ T1 式中A为每一循环中热机做的功，Q 1为热机每一循环从热源吸收的热量，Q 2 为热机每一循环向冷源放出的热量，T 1为热源的绝对温度，T 2 为冷源的绝对温度。 实际的热机都不可能是理想热机，由热力学第2定律可以证明，循环过程不可逆的实际热机，其效率不可能高于理想热机，此时热机效率：

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空气热机实验报告范文 篇一：空气热机实验论文报告 摘要：热机是将热能转换为机械能的装置，空气热机结构简单、便于操作。空气热机实验通过对空气热机探测仪、计算机等操作来理解空气热机原理及循环过程。通过电加热器改变热端温度测量热功转换值，作出nA/ΔT与ΔT/ T1的关系图，验证卡诺定理。逐步改变力矩大小来改变热机输出功率及转速，计算、比较热机实际转化效率。试验表明:在一定误差范围内,随热端温度升高nA/ΔT与ΔT/ T1的关系呈现性变化，验证卡诺定理。热端温度一定时输出功率随负载增大而变大，转速而减小。 关键词：卡诺定理;空气热机;卡诺循环 热机是将热能转换为机械能的机器。历史上对热机循环过程及热机效率的研究为热力学第二定律的确立起了奠基性的作用。斯特林1816年发明的空气热机，以空气作为工作介质，是最古老的热机之一。虽然现在已发展了内燃机，燃气轮机等新型热机，但空气热机结构简单，便于帮助理解热机原理与卡诺循环等热力学知识。空气热机的结构如图一所示，热机主机主要有高温区、低温区、工作活塞和位移活塞、气缸、飞轮、连杆，热源等组成。 由电热方式加热位移活塞，其作用是在循环过程中使气体在高温区与低温区间不断交换，气体可通过位移活塞与位移气缸间的间隙流动，提高高温与低温间的温度差可以提高热机效率。位移活塞与工作活塞通过连杆与飞轮连接，他们的运动是不同步的，其中一个处于极值时，速度最小，

另一个活塞速度最大。 图一空气热机工作原理示意图 当工作活塞向下移时，位移活塞迅速左移，使汽缸内气体向高温区流动，如图1 a所示；进入高温区的气体温度升高，使汽缸内压强增大并推动工作活塞向上运动，如图1 b 所示，在此过程中热能转换为飞轮转动的机械能；工作活塞向顶端移动时，位移活塞迅速右移，使位移汽缸内气体向低温区流动，如图1 c所示；进入低温区的气体温度降低，使汽缸内压强减小，同时工作活塞在飞轮惯性力的作用下向下运动，完成循环，如图1 d 所示。在一次循环过程中气体对外所作净功等于P-V图所围的面积。 根据卡诺对热机效率的研究而得出的卡诺定理，对于可逆循环的理想热机，热功转换效率为： A/Q1Q1Q2/Q1(T1T2)/T1T/T1 式中A为每一个循环中热机做的功，Q1为热机每一循环从热源吸收的热量，Q2为热机每一个循环向冷源放出的热量，T1为热源的绝对温度，T2为冷源的绝对温度。 由于热量损失，实际的热机都不可能是理想热机，循环过程也不是可逆的，所以热机转化效率： T/T1，只要使循环过程接近可逆循环，就是尽量提高冷源与热源的温度差。 热机循环过程从热源吸收的热量正比于nA/T，n为热机转速，所以：正比于nA/T。测量不同热 端温度时的nA/T，观察与T/T1的关系，可验证卡诺定理。同一功

四川大学空气热机实验报告

综合设计与创新物理实验空气热机实验报告 学院: XX学院 学生姓名: XX 学号: XX 二零XX年X月X日

空气热机实验报告 摘要：空气热机是利用空气不同温度的空气导致不同气压的原理，使空气产生流动从而将热能转换为机械能的机器。本实验测量了不同的冷热端温度时的热功转换值及热机输出功率随负载及转速的变化关系，验证了卡诺定理，探讨出热机效率的影响因素。 关键词：空气热机卡诺定理热工转换输出功率 1 实验过程 1.1 实验原理 空气热机主机由高温区，低温区，工作活塞及气缸，位移活塞及气缸，飞轮，连杆，热源等部分组成。工作活塞使气缸内气体封闭，并在气体的推动下向外做功。当工作活塞处于最低端时，位移活塞迅速左移，使气缸内气体向高温区流动；进入高温区的气体温度升高，使气缸内压强增大并推动工作活塞向上运动，在此过程中热能转换为飞轮转动的机械能；工作活塞处于最顶端时，位移活塞迅速右移，使气缸内气体向低温区流动，进入低温区的气体温度降低，使气缸内压强减小，同时工作活塞在飞轮惯性力的作用下向下移动，完成循环。 卡诺根据对热机效率的研究而得出了卡诺定理。对于循环过程可逆的理想热机，热机转换效率： η=A/Q1=(Q1-Q2)/Q1=(T1-T2)T1=△T/T1 实际的热机都不可能是理想热机，由力学第2定律可以证明，循环过程不可逆的实际热机，其效率不可能高于理想热机，此时热机效率： η≤△T/T1 卡诺定理指出了提高热机效率的途径，就过程而言，应当使实际的不可逆机尽量接近可逆机。就温度而言，应尽量的提高冷热源的温度差。 当热机带负载时，热机向负载输出的功率可由力矩计测量而得，且热机实际输出功率的大小随负载的变化而变化。 1.2 实验设备 1）空气热机实验仪（电加热型热机实验仪） 2）电加热器电源 3）双跟踪示波器 1.3 实验方法 1)测量不同冷热温度时的热功转换值 根据说明将各部分仪器连接起来，取下力矩计。打开电源，取下力矩计，将加热电压加到第11档（36伏左右），等待约6-10分钟，待加热电阻丝已发红后，用手顺时针拨动飞轮，使热机运转起来（热机测试仪显示的温差△T在100度以上时易于启动）。 减小加热电压至第一档（24伏左右），调节示波器，观察压力和容积信号，以及压力和容积信号之间的相位关系等，并把P-V图调节到最适合观察的位置。等待约10分钟，温度

空气热机实验仪软件操作说明书

ZKY-RJ 空气热机实验仪 软件操作说明书 成都世纪中科仪器有限公司

第一章概述 1 1.1软件的功能 1 1.2本系统的运行环境。 1 1.2.1 硬件运行环境 1 1.2.1 软件运行环境 1 1.2.3本系统的安装方法。 2 第二章操作方法 2 2.1具体操作说明 2 2.1.1 系统初始条件 2 2.1.2 系统启动 2 2.1.3 各功能操作说明 3 第一章概述 1.1软件的功能 本软件能够将空气热机实验装置的气缸容积及压力随转动的信号盘的转角(即汽缸中的飞轮盘运动的角度)以实时地显示出来。同时能够自动得到气缸运动一周的容积－压力变化曲线图，并自动计算出该容积－压力变化曲线图所围成的面积。与此同时，能够得到热机实验仪上显示的所有数据，如T1和T2和ΔT、热机转速。 1.2本系统的运行环境 1.2.1 硬件运行环境 CPU：PⅣ 400MHz 以上； 内存：256MB以上； 显卡：支持800Χ600以上； RS232串行口。

1.2.1 软件运行环境 操作系统： WindowsNT4.0或WindowsXP以上； 1.2.3本系统的安装方法 本系统的安装程序为一张光盘。安装本系统时，需运行Setup.exe，然后根据安装向导的提示完成安装即可。 第二章操作方法 2.1具体操作说明 2.1.1 系统初始条件 初始条件：在空气热机实验仪已经开启，空气热机实验装置正常运转 2.1.2 系统启动 在空气热机实验仪已经开启，空气热机实验装置正常运转后，用键 盘或鼠标激活“开始 → 程序 → 中科教仪-空气热机 →空气热机实验”(具体操作方法请查阅有关WINDOWS95、WINDOWS98或WINNT的相关章

空气热机实验原理介绍

空气热机实验实验原理介原理介原理介绍绍 热机是机是将将热能转换为转换为机械能的机器。机械能的机器。机械能的机器。历历史上史上对热对热对热机循机循机循环过环过环过程及程及程及热热机效率的机效率的研研究，曾究，曾为热为热为热力力学第2定律的定律的确确立 起了奠基性的作用。斯特林1816年发明的空明的空气气热机，以空机，以空气气作为工作介工作介质质，是最古老的，是最古老的热热机之一。机之一。虽虽然现在已 发展了展了内内燃机，燃燃机，燃气气轮机等新型机等新型热热机，但空机，但空气气热机结构简单简单，便于，便于，便于帮帮助理解助理解热热机原理机原理与与卡诺循环等热力学中的重要重要内内容，是很好的容，是很好的热热学实验实验教教学仪器。 【实验实验目的】目的】 1．理解理解热热机原理及机原理及热热循环过环过程程 2．测量不同量不同输输入功率（冷入功率（冷热热端温差改差改变变）下）下热热功转换转换效率，效率，效率，验证验证验证卡卡诺定理 3．测量热机输出功率出功率随随负载负载的的变化关系，系，计计算热机实际实际效率效率 【实验仪实验仪器】器】 空气热机，机，热热源（可源（可选择电选择电选择电加加热或酒精或酒精灯灯加热），），热热机实验仪实验仪，，计算机（或示波器），力矩算机（或示波器），力矩计计 【实验实验原理】原理】 空气热机的机的结结构及工作原理可用及工作原理可用图图1说明。明。热热机主机由高机主机由高温区温区温区，低，低，低温区温区温区，工作活塞及汽缸，位移活塞及汽，工作活塞及汽缸，位移活塞及汽缸，缸，飞轮飞轮飞轮，，连杆，杆，热热源等部分源等部分组组成。 热机中部机中部为飞轮为飞轮为飞轮与与连杆机杆机构构，工作活塞，工作活塞与与位移活塞通位移活塞通过连过连过连杆杆与飞轮连飞轮连接。接。接。飞轮飞轮飞轮的下方的下方的下方为为工作活塞工作活塞与与工作汽缸，缸，飞轮飞轮飞轮的右方的右方的右方为为位移活塞位移活塞与与位移汽缸，工作汽缸位移汽缸，工作汽缸与与位移汽缸之位移汽缸之间间用通用通气气管连接。位移汽缸的右接。位移汽缸的右边边是高是高温区温区温区，，可用可用电热电热电热方式或酒精方式或酒精方式或酒精灯灯加热，位移汽缸左，位移汽缸左边边有散有散热热片，片，构构成低成低温区温区温区。。 工作活塞使汽缸工作活塞使汽缸内内气体封体封闭闭，并在气体的推体的推动动下对外做功。位移活塞是非封外做功。位移活塞是非封闭闭的占位活塞，其作用是在循环过环过程中使程中使程中使气气体在高体在高温区温区温区与与低温区温区间间不断交换，气体可通体可通过过位移活塞位移活塞与与位移汽缸位移汽缸间间的间隙流隙流动动。工作活塞。工作活塞与与位移活塞的移活塞的运动运动运动是不同是不同是不同步步的，的，当当某一活塞某一活塞处处于位置于位置极值极值极值时时，它本身的速度最小，而本身的速度最小，而另另一个活塞的速度最大。 图1空气热机工作原理 当工作活塞工作活塞处处于最底端于最底端时时，位移活塞迅速左移，使汽缸，位移活塞迅速左移，使汽缸内内气体向高体向高温区温区温区流流动，如，如图图1 a 所示；所示；进进入高入高温区温区温区的的气体温度升高，使汽缸度升高，使汽缸内内压强增大增大并并推动工作活塞向上工作活塞向上运动运动运动，如，如，如图图1 b 所示，在此在此过过程中程中热热能转换为飞轮转动的机械能；工作活塞在最的机械能；工作活塞在最顶顶端时，位移活塞迅速右移，使汽缸，位移活塞迅速右移，使汽缸内内气体向低体向低温区温区温区流流动，如，如图图1 c 所示；所示；进进入低入低温温 区的气体温度降低，使汽缸度降低，使汽缸内内压强减小，同小，同时时工作活塞在工作活塞在飞轮惯飞轮惯飞轮惯性力的作用下向下性力的作用下向下性力的作用下向下运动运动运动，完成循，完成循，完成循环环，如，如图图1 d 所示。在一次循所示。在一次循环过环过环过程中程中程中气气体对外所作外所作净 净功等于P-V 图所围的面的面积积。根据根据卡卡诺对热诺对热机效率的机效率的机效率的研研究而得出的究而得出的卡卡诺定理，热机的机的热热功转换转换效率：效率： η ∝（T 1-T 2）/T 1 = ΔT/ T 1 式中式中T T 2为冷源的冷源的绝对绝对绝对温温度，度，T T 1为热为热源的源的源的绝对绝对绝对温温度，度，热热机冷机冷热热源的源的温温度比度比值值越小，越小，热热机的机的热热功效率越高。本实验实验中，中，中，电热电热电热功率可以功率可以功率可以计计算，由算，由热热能转换转换的机械功率由的机械功率由P-V 图面积与热机每秒转速相乘而得，速相乘而得，测测量并计算不同冷算不同冷热热端温度时热时热功功转换转换效率，可效率，可效率，可验证验证验证卡卡诺定理。 当热机带负载时带负载时，，热机向机向负载输负载输负载输出的功率可由力矩出的功率可由力矩出的功率可由力矩计测计测计测量量计算而得，且算而得，且热热机实际输实际输出功率的大小出功率的大小出功率的大小随随负载负载的的变化而化而变变化。在化。在这这种情况下，可同下，可同时测时测时测量量计算出不同算出不同负载负载负载大小大小大小时时的热功转换转换效率和效率和效率和热热机实际实际效率。效率。 【仪器介器介绍绍】 1. 实验实验装装置介置介绍绍 整套实验实验装装置以置以电电加热器为例进行介绍，如，如图图2所示。

空气热机实验报告

利用空气热机验证卡诺定理 田群王静菊 （中国海洋大学海洋环境学院海洋气象系，山东青岛，266100） 摘要：本文介绍了利用空气热机验证卡诺定理的原理和方法。得到实验结果与卡诺定理的理论值基本一致，并对产生误差的原因做了讨论。 关键词：卡诺定理；空气热机；热效率 卡诺定理（Carnot Theorem）是法国物理学家尼古拉·卡诺（Nicolas Carnot）在前人工作的基础上于1924年提出的。此定理说明热机的最大热功率只与高温热源与低温热源之间的温度差有关，即： T C 为低温热源的绝对温度，T H 为高温热源的绝对温度[1]。空气热机是以空气为工作物质的热机，在1816年由伦敦牧师罗伯特·斯特林（Robert Stirling）发明，因此又称为“斯特林发动机”，是最古老的热机之一[2]。本文将利用空气热机验证卡诺定理，并对空气热机的效率低于卡诺热机效率的原因做一些分析。 1空气热机的工作原理 空气热机的工作部分结构如图1，工作活塞使汽缸内气体封闭，并在气体的推动下对外做功。位移活塞是非封闭的占位活塞，其作用是在循环过程中使气体在高温区与低温区间不断交换，气体可通过位移活塞与位移汽缸间的间隙流动。工作活塞与位移活塞的运动是不同步的，当某一活塞处于位置极值时，它本身的速度最小，而另一个活塞的速度最大。当工作活塞处于最底端时，位移活塞迅速左移，使汽缸内气体向高温区流动，如图1a所示；进入高温区的气体温度升高，使汽缸内压强增大并推动工作活塞向上运动，如图1b 所示，在此过程中热能转换为飞轮转动的机械能；工作活塞在最顶端时，位移活塞迅速右移，使汽缸内气体向低温区流动，如图1c 所示；进入低温区的气体温度降低，使汽缸内压强减小，同时工作活塞在飞轮惯性力的作用下向下运动，完成循环如图1d所示。

卡诺循环与卡诺定理

卡诺循环与卡诺定理 一、卡诺热机 1.卡诺定理的提出 从19世纪起，蒸汽机在工业、交通运输中起到愈来愈重要的作用。但是，蒸汽机的效率是很低的，还不到5%，有95%以上的热量都没有得到利用。在生产需 要的推动下，一大批科学家和工程师开始由理论上来研究热机的效率。萨迪·卡诺 (Sadi Carnot,1796—1832)，这位法国工程师正是其中的一位。 当时盛行热质说，普遍认为热也是一种没有重量、可以在物体中自由流动的物质。卡诺也信奉热质说，他在他的论文《关于热的动力的思考》中有这样一段话：“我们可以恰当地把热的动力和一个瀑布的动力相比。……瀑布的动力依赖于它的 高度和水量；热的动力依赖于所用的热质的量和我们可以称之为热质的下落高度，即交换热质的物体之间的温度差。”在这里，卡诺关于“热只在机器中重新分配，热量并不消耗”的观点是不正确的，他没有认识到热和功转化的内在的本质联系。 但是卡诺定理的提出，却是一件具有划时代意义的事。 2.卡诺循环 热力学理论指出，要实现一个可逆循环过程，必须使循环过程中的每一分过程都是可逆的。而要实现过程的可逆，除了要使过程没有摩擦存在以外，更重要的就 是要求过程的进行是准静态的。如下图： 要完成一个双热源的可逆循环，其方式应当是由两个等温过程与两个绝热过程组成，如下图： 卡诺循环的效率为： 其中T 2 为低温热源的温度，T1为高温热源的温度。 3.卡诺定理及其推论 (1). 卡诺定理（Carnot principle）：在两个不同温度的恒温热源间工作的所有热机， 以可逆热机的热效率为最高。即在恒温T1、T2下，η t,IR ≤η t,R.

卡诺的证明基于热质说，是错误的。下面给出克劳修斯在1850年给出的反证法： (2). 卡诺定理的推论： A. 不可能制造出在两个温度不同的热源间工作的热机，而使其效率超过在同样热源间工作的可逆热机。证明如下： B. 在两个热源间工作的一切可逆热机具有相同的效率。证明如下： 结论：由卡诺定理的两个推论我们可以得出——卡诺循环的热效率最大。

空气热机实验论文报告

空气热机试验 摘要：热机是将热能转换为机械能的装置，空气热机结构简单、便于操作。空气热机实验通过对空气热机探测仪、计算机等操作来理解空气热机原理及循环过程。通过电加热器改变热端温度测量热功转换值，作出nA/ΔT 与ΔT/ T1的关系图，验证卡诺定理。逐步改变力矩大小来改变热机输出功率及转速，计算、比较热机实际转化效率。试验表明:在一定误差范围内,随热端温度升高nA/ΔT 与ΔT/ T1的关系呈现性变化，验证卡诺定理。热端温度一定时输出功率随负载增大而变大，转速而减小。 关键词：卡诺定理;空气热机;卡诺循环 引言: 热机是将热能转换为机械能的机器。历史上对热机循环过程及热机效率的研究为热力学第二定律的确立起了奠基性的作用。斯特林1816年发明的空气热机，以空气作为工作介质，是最古老的热机之一。虽然现在已发展了内燃机，燃气轮机等新型热机，但空气热机结构简单，便于帮助理解热机原理与卡诺循环等热力学知识。 空气热机的结构如图一所示，热机主机主要有高温区、低温区、工作活塞和位移活塞、气缸、飞轮、连杆，热源等组成。 由电热方式加热位移活塞，其作用是在循环过程中使气体在高温区与低温区间不断交换，气体可通过位移活塞与位移气缸间的间隙流动，提高高温与低温间的温度差可以提高热机效率。位移活塞与工作活塞通过连杆与飞轮连接，他们的运动是不同步的，其中一个处于极值时，速度最小，另一个活塞速度最大。 图一 空气热机工作原理示意图 当工作活塞向下移时，位移活塞迅速左移，使汽缸内气体向高温区流动，如图1 a 所示；进入高温区的气体温度升高，使汽缸内压强增大并推动工作活塞向上运动，如图1 b 所示，在此过程中热能转换为飞轮转动的机械能；工作活塞向顶端移动时，位移活塞迅速右移，使位移汽缸内气体向低温区流动，如图1 c 所示；进入低温区的气体温度降低，使汽缸内压强减小，同时工作活塞在飞轮惯性力的作用下向下运动，完成循环，如图1 d 所示。在一次循环过程中气体对外所作净功等于P-V 图所围的面积。 根据卡诺对热机效率的研究而得出的卡诺定理，对于可逆循环的理想热机，热功转换效率为： ()11211211//)(//A T T T T T Q Q Q Q ?=-=-==η 式中A 为每一个循环中热机做的功，1Q 为热机每一循环从热源吸收的热量，2Q 为热机每一个循环向冷源放出的热量，1T 为热源的绝对温度，2T 为冷源的绝对温度。 由于热量损失，实际的热机都不可能是理想热机，循环过程也不是可逆的，所以热机转化效率：

四川大学 创新型物理实验 空气热机实验

空气热机实验 1143092146 付美梅 (轻纺与食品学院轻化工程） 摘要：本实验利用空气热机测量不同冷热端温度时的热功转换值，验证卡诺定理；后又测量热机输出功率随负载及转速的变化关系，计算热机实际效率。最后，由此实验得到的一些创新想法。 关键词：空气热机；卡诺定理；热机效率；余热再用；火法冶金；鼓风；转鼓；风扇 热机[2]是将热能转换为机械能的机器。斯特林1816年发明的空气热机，以空气作为工作介质，是最古老的热机之一。其结构简单，便于帮助理解热机原理与卡诺循环等热力学中的重要内容，是很好的热学实验教学仪器。 卡诺定理[3]是卡诺1824年提出来的，其表述如下： （1）在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切可逆热机，其效率都相等，与工作物质无关,与可逆循环的种类也无关。 （2）在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切不可逆热机，其效率都小于可逆热机的效率。 1 实验原理[1] 空气热机的结构及工作原理可用图1说明。热机主机由高温区，低温区，工作活塞及汽缸，位移活塞及汽缸，飞轮，连杆，热源等部分组成。 空气在高温区和低温区间不断交换，使汽缸内压强不断变化，从而推动位移活塞和工作活塞的循环移动。 图1 空气热机工作原理 （1）对于循环过程可逆的理想热机，热功转换效率：η = A/Q1 =（Q1-Q2）/Q1=（T1-T2）/T1= ΔT/ T1而实际热机：η ≦ΔT/ T1 热机每一循环从热源吸收的热量Q1正比于ΔT/n，n为热机转速，η正比于nA/ΔT。而n，A，T1及ΔT 均可测量，测量不同冷热端温度时的nA/ΔT，观察它与ΔT/ T1的关系，即可验证卡诺定理。 （2）当热机带负载时，热机向负载输出的功率可由力矩计测量计算而得，且热机实际输出功率的大小随负载的变化而变化。在这种情况下，可测量计算出不同负载大小时的热机实际效率。 2 实验装置及实验方法 本实验中使用的设备和装置有：空气热机实验仪，空气热机测试仪，电加热器及电源，计算机（或双踪示波器）。 实验方法如下： （1）测量不同冷热端温度时的热功转换值： 正确连接仪器，将力矩计尽可能的调松，打开电源，将加热电压加到第11档。等待加热电阻丝发红，当ΔT接近100K时，顺时针拨动飞轮令热机运转。 减小加热电压至第1档，调节示波器，观察压力和容积信号，以及压力和容积信号之间的相位关系等，并把P-V图调节到最适合观察的位置。等待约10分钟，温度和转速平衡后，记录当前加热电压，并从热机测试仪上读取温度和转速，从双踪示波器显示的P-V图估算P-V图面积，记入表1中。 逐步加大加热功率，等待约10分钟，温度和转速平衡后，重复以上测量4次以上，将数据记入表1。 以ΔT/ T1为横坐标，nA/ΔT为纵坐标，在坐标纸上作nA/ΔT与ΔT/ T1的关系图，验证卡诺定理。 （2）测量热机输出功率随负载及转速的变化关系： 在最大加热功率下，用手轻触飞轮让热机停止运转。然后将力矩计调紧，拨动飞轮，让热机继续运转。调节力矩计的摩擦力（不要停机），待输出力矩，转速，温度稳定后，读取并记录各项参数于表2中。

空气热机实验 (1)

空气热机实验研究 化学工程学院过程装备与控制工程1班 摘要：掌握空气热机原理及循环过程，测量不同冷热端温度时的热功转换值，作nA/ΔT与ΔT/ T1的关系图，验证卡诺定理。测量并指出热机输出功率随负载及转速的变化关系。 关键词：空气热机、卡诺循环、卡诺定理、输出功率 【前言】 热机是将热能转换为机械能的机器。历史上对热机循环过程及热机效率的研究，曾为热力学第二定律的确立起了奠基性的作用。斯特林1816年发明的空气热机，以空气作为工作介质，是最古老的热机之一。虽然现在已发展了内燃机，燃气轮机等新型热机，但空气热机结构简单，便于帮助理解热机原理与卡诺循环等热力学中的重要内容，是很好的热学实验教学仪器。 【实验目的】 1.理解热机原理及循环过程 2.测量不同冷热端温度时的热功转换值，验证卡诺定理 3.测量热机输出功率随负载及转速的变化关系，计算热机实际效率 【实验原理】 空气热机的结构及工作原理可用图1说明。热机主机由高温区，低温区，工作活塞及汽缸，位移活塞及汽缸，飞轮，连杆，热源等部分组成。 热机中部为飞轮与连杆机构，工作活塞与位移活塞通过连杆与飞轮连接。飞轮的下方为工作活塞与工作汽缸，飞轮的右方为位移活塞与位移汽缸，工作汽缸与位移汽缸之间用通气管连接。位移汽缸的右边是高温区，可用电热方式或酒精灯加热，位移汽缸左边有散热片，构成低温区。 工作活塞使汽缸内气体封闭，并在气体的推动下对外做功。位移活塞是非封闭的占位活塞，其作用是在循环过程中使气体在高温区与低温区间不断交换，气体可通过位移活塞与位移汽缸间的间隙流动。工作活塞与位移活塞的运动是不同步的，当某一活塞处于位置极值时，它本身 1作者:男，化学工程学院09级过程装备与控制工程1班学生，主要从事化工机械设备控制、设计等方面

概述卡诺循环

概述卡诺循环 摘要：本文简述了卡诺当时是如何提出这一理想循环过程的，以及卡诺热机理论---热机只能在具有温差的两个热源之间工作；热机的效率于工作介质无关而主要取决于两个热源之间的温差。卡诺循环的基本原理，P-V图，热机效率。卡诺循环是理想化的可逆循环，其效率是最高的，但是实际热机的效率都比理想化的可逆卡诺热机效率低得多。 关键词：卡诺循环；绝热过程；卡诺循环原理；P-V图；热机效率 一、卡诺循环的提出 尼古拉·雷奥纳德·卡诺（Nicolas Leonard Sadi Carnot,1796～1823）生于巴黎，是法国物理学家、军事工程师。其父L.卡诺是法国有名的数学家、将军和政治活动家，学术上很有造诣，对卡诺的影响很大。卡诺提出了作为热力学重要理论基础的卡诺循环和卡诺定理，从理论上解决了提高热机效率的根本途径。1832年8月24日卡诺因染霍乱症在巴黎逝世，年仅36岁。按照当明的防疫条例，霍乱病者的遗物一律付之一炬。卡诺生前所写的大量手稿被烧毁，幸得他的弟弟将他的小部分手稿保留了下来，其中有一篇是仅有21页纸的论文----《关于适合于表示水蒸汽的动力的公式的研究》，其余内容是卡诺在1824-1826年间写下的23篇论文。 卡诺当时是如何提出这一理想循环过程的？他研究的方法是什么？具体地说就是，为什么卡诺认为理想热机的循环过程中，从高、低温热源吸、放热过程一定要是等温过程？卡诺为何要选气体(理想)作为理想热机的工质？具体分析如下：随着蒸汽机的发明，第一次工业革命在欧洲逐渐兴旺起来。蒸汽机在法国和英国等国家创造了极大的价值，使工业化生产极大的代替了手工生产，增加了国力和财力。作为法国人的卡诺亲自经历了这次巨大的变革，然而，他也切实的看到人们仅仅是能运用热机代替人力，但是对热机效率及工作原理的理论认识还不够深入。蒸汽机发明以后，它的效率很低。到18世纪末，只有3％左右，即有约97％的热量得不到利用。当时有不少人为提高其效率而继续进行研究。为了解决当时对热机的两个集中的问题：（1）热机效率是否有一极限？（2）什么样的热机工作物质是最理想的？卡诺不是盲从当时主流的工程师们就事论事，从热机的适用性、安全性和燃料的经济性几个方面来改进热机。卡诺是采用了截然不同的途径，他不是研究个别的热机，而是寻求一种可以作为一般热机的比较标准的理想热机。 卡诺的父亲是法国大革命中“胜利的组织家”拉萨尔·卡诺。1816年，因其父被流放而从军中退役，专心研究热机理论。他给自己提出的目标是，阐明热机的工作原理，找出热机不完善的原因，以提高热机的效率。当时，卡诺相信热质说。于是，他把热量从高温热源经过热动力机传入低温热源时能够做功，看作水从高

几何证明定理(精选多篇)

几何证明定理(精选多篇) 第一篇：高中几何证明定理第二篇：几何证明定理第三篇：初一常用几何证明的定理第四篇：初一常用几何证明的定理总结第五篇：立体几何证明的向量公式和定理证明更多相关范文高中几何证明定理 一.直线与平面平行的(判定) 1.判定定理.平面外一条直线如果平行于平面内的一条直线,那么这条直线与这个平面平行. 2.应用:反证法(证明直线不平行于平面) 二.平面与平面平行的(判定) 1.判定定理:一个平面上两条相交直线都平行于另一个平面，那么这两个平面平行 2.关键：判定两个平面是否有公共点 三.直线与平面平行的(性质) 1.性质：一条直线与一个平面平行，则过该直线的任一与此平面的交线与该直线平行 2.应用：过这条直线做一个平面与已知平面相交，那么交线平行于这条直线 四.平面与平面平行的(性质) 1.性质：如果两个平行平面同时和第三个平面相交，那么他们的交线平行 2.应用：通过做与两个平行平面都相交的平面得到交线，实现线线平行

五：直线与平面垂直的(定理) 1.判定定理：一条直线与一个平面内的两条相交直线都垂直，则该直线与此平面垂直 2.应用：如果一条直线与一个平面垂直，那么这条直线垂直于这个平面内所有的直线(线面垂直→线线垂直) 六.平面与平面的垂直(定理) 1.一个平面过另一个平面的垂线,则这两个平面垂直 (或者做二面角判定) 2.应用:在其中一个平面内找到或做出另一个平面的垂线,即实现线面垂直证面面垂直的转换 七.平面与平面垂直的(性质) 1.性质一:垂直于同一个平面的两条垂线平行 2.性质二:如果两个平面垂直,则一个平面内垂直于交线的直线与另一个平面垂直 3.性质三:如果两个平面互相垂直,那么经过第一个平面内的一点垂直于第二个平面内的直线,在第一个平面内(性质三没什么用,可以不用记) 以上,是立体几何的定理和性质.是一定要记住的基本!。 想要变-态的这里多的是-- 欧拉定理&欧拉线&欧拉公式(不一样) 九点圆定理 葛尔刚点

浅谈卡诺循环原理

浅谈卡诺循环 ——热机的效率研究 李鑫 11社会工作 2011425020 循环过程应用非常常见，如汽车发动机、蒸汽机等，还有冰箱、空调等，它们分别以不同的方式利用了不同种类的循环过程，最终具有了各自不同的功能。那么，这些机器和设备是怎样利用循环过程来达到各自的目的？对于它们什么是最关键的指标？工程师设计高性能的机器和设备以及提高其性能的依据是什么？卡诺循环不是双热源可逆循环的唯一循环，广义卡诺循环是双热源可逆循环的普遍方式；广义卡诺循环对实际热机的理论意义在于，指出采用回热装置，可以提高热机效率；广义卡诺循环使卡诺定理的内涵更为深刻，适用范围更加广泛。 一、卡诺循环 （一）基本介绍 卡诺循环是由法国工程师尼古拉·莱昂纳尔·萨迪·卡诺于1824年提出的，以分析热机的工作过程，卡诺循环包括四个步骤：等温吸热，绝热膨胀，等温放热，绝热压缩。即理想气体从状态1（P1，V1，T1）等温膨胀到状态2（P2，V2，T2），再从状态2绝热膨胀到状态3（P3，V3，T3），此后，从状态3等温压缩到状态4（P4，V4，T4），最后从状态4绝热压缩回到状态1。这种由两个等温过程和两个绝热过程所构成的循环成为卡诺循环。 卡诺循环包括四个步骤：等温膨胀，在这个过程中系统从高温热源中吸收热量，对外作功；绝热膨胀，在这个过程中系统对环境作功，温度降低；等温压缩，在这个过程中系统向环境中放出热量，体积压缩；绝热压缩，系统恢复原来状态，在等温压缩和绝热压缩过程中系统对环境作负功。卡诺循环可以想象为是工作于两个恒温热源之间的准静态过程，其高温热源的温度为T1，低温热源的温度为T2。这一概念是1824年N.L.S.卡诺在对热机的最大可能效率问题作理论研究时提出的。卡诺假设工作物质只与两个恒温热源交换热量，没有散热、漏气、摩擦等损耗。为使过程是准静态过程，工作物质从高温热源吸热应是无温度差的等温膨胀过程，同样，向低温热源放热应是等温压缩过程。因限制只与两热源交换热量，脱离热源后只能是绝热过程。作卡诺循环的热机叫做卡诺热机。 （二）工作原理 热力学理论指出，要实现一个可逆循环过程，必须使循环过程中的每一分过程都是可逆的，而要实现过程的可逆，除了要使过程没有摩擦存在以外，更重要的就是要求过程的进行是准静态的。这就要求在工作物质与热源接触的过程中基本上不存在温度差，也就是在热交

卡诺定理的认识与拓展

卡洛定理与热力学第二定律认识与拓展 可逆机应该是可逆热机的简称,可逆热机中，工作物质的循环过程是可逆过程，可逆过程遵循卡诺循环： 气体向高温热源高温热源T1吸热Q1，向低温热源T2放热Q2,气体所作的功-W，与所吸收的热Q1之比为热机转换效率η。热机倒开就是制冷机。这一过程为理想过程，实际的热力学过程都是不可逆的，所以，可逆热机实际并不存在。 卡洛定理在热力学第二定律建立之前被用错误的热质说来解释，把热当成一种物质，似乎能较好的解释可逆机效率最大的问题。但热质说后来被证明是错误的，而热力学第二定律的提出似乎也给出了卡诺定理的证明方法。 1824年提出的原始形式的卡诺定理仅给出作卡诺循环的热机效率与两热源温度之间 的关系为 η=-W/Q1≤1-（T2/T1）， 式中等号适用于可逆机、不等号适用于不可逆机。热力学第一定律确立以后，人们逐渐认识到卡诺定理还具有更深刻的含义。卡诺定理实质上给出了工作物质作卡诺循环时, 吸收的热量与两热源温度之间的关系 （Q1/ T1）十（Q2/ T 2）≤0， 对正循环或逆循环皆成立。卡诺定理的重要性在于可将其推广到任意循环和非循环过程。 克劳修斯由此引入系统状态函数“熵”的概念，进一步得到对于终态与初态不同的非循环过程，系统熵值的增量为 △S≥d Q / T 这个由卡诺定理引伸出来的熵变关系式便是第二定律的数学表达式。对任何热力学系统皆适用，等号适用于可逆过程、不等号适用于不可逆过程。对于孤立系统内部实际进行的任何过程(必为不可逆绝热过程)则为 S ＞0【1】 传统的观点根据热力学第二定律可以证明卡诺定理成立，这在许多教科书中都有提到，同时克劳修斯也由卡诺定理引申出热力学第二定律的数学表达式，似乎没有谬误。随着认知的加深，热力学第二定律和卡诺循环的漏洞也逐渐体现出来。 事实上，卡诺定理存在的严重缺陷，不要因为看见了热从高温向低温流动的现象就认为热力学第二定律成立。如果一个理论在逻辑形式上表达出现错误，那就难以成立。首先，取卡诺热机置于低温T2之中，在它的内部增加固体物质，