热机实验报告

1、热机实验报告热机实验热机实验是研究热机和热泵的效率，这是一 个最近几年刚开发出来的较新颖的热学实验，对 有关热学知识的掌握和理解，直接影响到本实验 的成败。最好具有热力学三个定律、卡诺循环等 知识准备。预备知识1、热力学三定律。2、卡诺循环和卡诺热机。3、半导体制冷方面的知识。实验目的1、了解半导体热电效应原理和应用，测量热泵 的实际效率和卡诺效率。2、在热机模式下确定帕尔帖器件的实际效率， 计算帕尔帖的内电阻和热机效率。3、测量热泵的性能系数。4、通过测量和计算，比较负载和内阻，选定最 佳效率下的最佳负载。实验原理 热力学第一定律是对能量守恒和转换定律的一 种表述方式。热力学第一定律指出，热

2、能可以从 一个物体传递给另一个物体，也可以与机械能或 其他能量相互转换，在传递和转换过程中，能量 的总值不变。热力学第二定律1、开尔文表述：不可能从单一热源吸取热量， 使之完全变为有用功而不引起其它变化。2、克劳修斯表述：不可能使热量从低温物体传 向高温物体而不引起其它变化。或者： 热不可能自发地、不付代价地从低温传到高温。（不可能使热量由低温物体传递到高温物体 ， 而不引起其他变化，这是按照热传导的方向来表 述的） 不可能从单一热源取热，把它全部变为功而不 产生其他任何影响热力学第三定律是对熵的论述,一般当封闭系统 达到稳定平衡时，熵应该为最大值，在任何过程 中，熵总是增加，但理想气体如果是

3、等温可逆过 程熵的变化为零，可是理想气体实际并不存在， 所以现实物质中，即使是等温可逆过程，系统的熵也在增加，不过增加的少。在绝对零度，任何完美晶体的熵为零；称为热力学第三定律。卡诺循环（Carnot Cycle）包括两个等温过 程和两个绝热过程，理想气体体系在经历这四个 过程后回到原点。在循环过程中每一步都是可逆 的。1、热机原理（卡诺正循环）冷池熱S2、热泵原理（卡诺逆循环）冷池Tc1、热传导2、热机模式下最佳负载的选择实验内容与数据1、测量热机效率实际效率；上，卡诺效率二耳1CPhTh卡诺效率和热效率数据处理表（R =冷端热端负载实际效率卡诺效率加 执八、档 位Tc(K)Th(K)Vh(

4、V)Ih(A)Ph(W)Vw(V)Pv(W)(%)(%)129915,302953.251.013.280.0660.00210.06%1.2%22993125.1.9.0.20.00.274.3%156566769636278%2993227.2.150.40.00.523.25951120.603812%7.0%2993338.2.230.50.10.74455157269.588728%10%5299342113.410.70.20.6312%5565.559.320592%02、对热机效率测量值进行修正低温 端TcC)咼温端有负 载VW (V)无负 载Vs(V)Th ( C )VH (

5、V)Ih (A)有负载26.560.09.743.010.588无负 载26.560.08.422.661.491在有负载和无负载下对应参数内阻为Vs -VwVwR =1.491 -0.5880.5882 =3.07门调整效率为_ PWPw +lWr0.5882/2 + (0.588/2)2 汉 3.04 ；调整一6.4%PhPhPh -Ph开路9.74 3.01-8.42 2.66调整效率和卡诺效率之间的百分误差:max 一 ；调整10-6.4偏差一 100%100% =36%10max实际效率，pPh式中 PwPh =Vh Ih最大效率：即卡诺效率调整效率：除去损失的能量，使得调整后的实际

6、 效率接近卡诺效率。3、测量热泵性能系数和最大性能系数实际性能系数、最大性能系数、调整性能系数和 性能系数偏差(Th=60.0 °C ,R=2Q)Th(C)Tc(C)负载两端K实际J大K调正偏差VR(V)Ir(A)R<W)60.0 2!8.0 5.51.48.21.9.49.3.9877112效率计算(1)实际性能系数：(2)最大性能系数：TCK 最大Th -TcK实际=pc PRPH开路PR =竺竺4十FR8.27(3)调整性能系数：部分功率是用在帕尔帖器 件内阻上，因此，需调整，I2r必须从输入帕尔 帖器件的功率中扣除。_ PH开路_ PrK调整2Pr -I?r8.27 -

7、1.482 3.07= 9.10计算调整性能系数与最大性能系数的百分误差：相对误差=K最大K调整 go% = 941 - 9.10 100% =3.2%K最大9.414、在开路模式下计算帕尔贴器件的热传导率 (实 验条件：Th=60.0 °C ,R=2 Q)开路模式下帕尔帖器件的热传导率为开路C 842 266 °.00524 二 0.00355、选择最佳负载电阻(4号仪器，2007、9、19)热机数据和测量结果R(Q)Tc/CTh/CVhI HVwPhPwz0.28.50.8.22.50.120.0.040.2450011586199%1.28.50.8.22.50.220.0.070.3600062768162%1.28.50.7.92.40.319.0.080.4350007585250%2.28.50.8.12.50.420.0.090.4300064257103%2.28.50.8.12.50.420.0.070.3750073847180%3.28.50.8.12.50.520.0.090.4700052425379%3.28.50.8.12.50.520.0.090.4550052735338%4.28.50.7.92.40.419.0.050.3000095845785%4.28.50.8.02.40.619.0.080.4250006