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1、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，选定最正确效率下的最正确负载。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，热能可以从一个物体传递给另一
2、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， 一般当封闭系统到达稳定平衡时，熵应该为最大值，在任何过程中， 熵总是增加， 但理想气体如果是等温可逆过程熵的变化为零，可是理想气
3、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。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 5 页1、热机原理 ( 卡诺正循环 ) 2、热泵原理卡诺逆循环1、 热传导2、 热机模式下最正确负载的选择实验内容与数据1、测量热机效率精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - -
4、 - - -第 2 页，共 5 页实际效率HPPw， 卡诺效率HCHTTT卡诺效率和热效率数据处理表 (2R) 冷端热端负载实际效率卡诺效率加热档位TC(K) TH (K) VH(V) IH(A) PH (W) Vw (V)Pw(W) (%) (%) 1 299 15 30295 0.06% 1.2% 2 299 15 31265 0.27% 4.3% 3 299 25 32295 0.52% 7.0% 4 299 55 33315 0.74% 10% 5 299 55 34265 0.63% 12% 2、对热机效率测量值进行修正在有负载和无负载下对应参数低温端TC ( ) 高温端有负载Vw
5、(V) 无负载s(V) TH ( ) VH (V) IH (A) 有负载无负载内阻为07.32588.0588.0491.1RVwVwVsr调整效率为%4. 666.242.801. 374.904.3)2/588.0(2/588. 0222开路调整HHwWHWPPrIPPP调整效率和卡诺效率之间的百分误差：偏差%36%100104.610%100maxmax调整实际效率HwPP式中,2RVPwwHHHIVP精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 5 页最大效率：即卡诺效率调整效率：除去损失的能量，使得调整后的实际效率接近卡诺效
6、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,R=2TH TC负载两端K实际最大调正偏差VR(V) IR(A) PR(W) 效率计算1 实际性能系数：7.127.827. 866.242.8RRHRCPPPPPK开路实际2最大性能系数：CHCTTTK最大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，rI2必须从输入帕尔帖器件的功率中扣除。10. 907. 348. 127.827.837.2222rIPPPKrRRH开路调整计算调整性能系数与最大性能系数的百分误差：%2. 3%10041.910.941. 9%100最大调整最
7、大相对误差K4、在开路模式下计算帕尔贴器件的热传导率实验条件：TH=,R=2开路模式下帕尔帖器件的热传导率为0035.05 .260.6000524.066. 242.8)TAxPKH（开路5、选择最正确负载电阻 (4号仪器， 2007、9、19) 热机数据和测量结果R() TC/ TH/ VH IH VW PH PW 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 5 页0.24% 0.36% 0.43% 0.43% 0.37% 0.47% 0.45% 0.30% 0.42% 0.41% 0.40% 由以上数据可见，当负载电阻等于帕尔贴器件的内阻时，热机的效率最高或输出功率最大。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 5 页
