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。
保持输入功率不变，逐步增大输出力矩，重复以上测量5次以上，将数据记入表2。
以n 为横坐标，Po 为纵坐标，在坐标纸上作Po 与n 的关系图，表示同一输入功率下，输出力矩不同时输出功率或效率随负载及转速的变化关系。
3 结果和讨论
（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（图2），验证卡诺定理。
表1
加热电压V 热端温度T 1
温度差ΔT ΔT/ T 1 A （P-V 图面
积） 热机转速n nA/ΔT 23.9 424.5 118.0 0.2780 4.0×0.02 7.8
5.288×10-3 25.7 444.4 132.0 0.2970 4.0×0.02 9.8 5.939×10-3 27.7 461.6 143.4 0.3106 4.2×0.02 12.1
6.502×10-3 28.7 47
7.7 15
8.2 0.3312 4.4×0.02 13.2 7.343×10-3 2
9.7
489.8
168.5
0.3440
4.5×0.02
14.4
7.691×10-3
（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（图3）。
表2
输入功率P i =VI=29.7V×4.20A =125W 热端温度T 1 温度差ΔT 输出力矩M 热机转速n 输出功率 P o =2πnM 输出效率 ηo/i =P o /P i 500.8 177.5 5.0×10-3 10.4
0.327 0.26% 504.4 182.3 7.5×10-3 7.7 0.363 0.29% 513.2 191.9 10.0×10-3 5.8 0.364 0.29% 518.3 199.7 12.5×10-3 4.3 0.338 0.27% 524.4
208.0
15.0×10-3
3.2
0.302 0.24%
5.000
5.400
5.800
6.200
6.600
7.000
7.400
7.800
0.2000
0.25000.30000.35000.4000△T/T 1
nA/△T
×10-30.280
0.290
0.3000.3100.320
0.3300.340
0.3500.3600.370
0.3800.3900.4002.0 3.0 4.0 5.0 6.07.08.09.010.011.0
n
P 0
图2 图3
4 结论
（1）当热机负载保持不变时，随着热功率的增加，热端温度和温度差逐渐增高，热机转速逐渐增大，nA/ΔT 与ΔT/ T1基本呈线性关系，即验证了卡诺定理。
（2）当热机带负载时，在热功率保持不变的情况下，随着摩擦力矩的逐渐增大（即热机向负载输出的功率逐渐增大），热机转速逐渐减小，热端温度和温度差逐渐增高，热机实际输出功率的大小首先随负载的加大而增大，之后曲线出现一个拐点，即最佳配点，当过了那点之后，热机实际输出功率的大小呈减小的趋势。
5 实验后的想法
起初，空气热机被人类发明时，便广泛用于运输工具。现在，空气热机的用途已愈来愈广泛。经过本实验，我产生了一下几方面的思考：
（1）将热机引用于冶金中，尤其是火法冶金。
在选修课《材料的结构组织与性能》中，老师有讲到关于冶金的问题。在做本实验的时候，我突然将高温热源与火法冶金联系到了一起，然后经过上网[5]查了一些浅表的资料之后，发现鼓风炉是最可以让空气热机施行的设备之一。话说火法冶金，当然存在现成的高低温热源，我认为我们可以利用火炉里的高温余热作为高温热源，外界室温作为低温热源，构建一个空气热机带动鼓风炉的运作。这样，即可以有效的利用了能量，又可以节约一些成本了。
（2）将热机引用于转鼓中。
因为我是皮革系的学生，我们本业就是制革，所以很快地就将实验联想到本专业来。但是由于现在的我还是个新生，未能有机会去真正的皮革厂实习，所以我对那些制革的仪器设备并不了解。经过参考我们的课本《轻化工程导论》[4]，其中，在我们的制革工程中，准备工段和整饰工段都常用的转鼓与本实验中的飞轮联系接近，故我想，定可以将空气热机往我们制革方面应用。
（3）将热机引用于日常生活中。
夏天到了，学校电风扇的大量使用，让我联想到了本实验中的飞轮。一般情况下，夏天的课堂里，灯与风扇均处于运作状态。长时间开启灯，会产生大量的热，虽然这份热量很小，但是我们可以经过适当地“加工”，使那些废热集中，并由此研做一个节能的空气热机。此外，在电脑、电视等需要散热的器件中也是可以发展节能热机好去处，空气热机能使我们的生活更加节能。
当然，在真正实行设计的时候，切记不能忘了非理想热机中的那个最佳配点。根据对最佳配点的精确测量与计算设计，将会节约到更多的能量，使效益增大。
空气热机可以施行在很多很多的地方，尽管现在的热机还未达到较高的效率。但我相信，在我们不久的将来，空气热机一定会得到更好的改进，空气热机将会运用到更多的领域，并将帮助我们人类节约更多的能源！
参考文献：
[1] 成都世纪中科仪器有限公司．空气热机实验说明书［K］．
[2] 王植恒，何原，朱俊等．大学物理实验［M］．北京：高等教育出版社，2008.12
[3] 王磊，陈刚，聂娅．大学物理学<下册>［M］．北京：高等教育出版社，2009.12
[4] 石碧，王双飞，郑庆康，肖作兵主编．轻化工程导论［M］．北京：化学工业出版社，2010.7
[5] 互联网查询
The Air Heat Engine Experiment
1143092146 FuMeimei
（College of Light Industry and Textile and Food Engineering , Light Chemical Engineering）ABSTRACT Get the measurement of the temperature of the hot and cold different thermal power conversion value by the air engine to verify the Carnot’s theorem. Then, measure the heat engine output power load and the change of rotating speed with the relationship and calculate the actual efficiency of the engine. Finally, I get some innovative ideas from it
KEYWORDS air heat engine; Carnot’s theorem; efficiency of heat engine; waste heat to use; pyrometallurgy; blast; drum; air fan
《初中物理实验教学的改革与创新》课题方案 一、课题提出的背景 有人曾说过“没有实验的一堂物理课是不可想象的。”由此可见，实验在物理教学中的地位和作用是不容置疑的。十四、五岁的中学生其心理认知水平正处于由形象思维向抽象思维发展的阶段，他们获取信息的过程常常离不开具体事物的支持，通过实验可以加强直观教学，刺激学生的感观使思维活跃起来，帮助学生在感性认识的基础上上升为理论，从而帮助他们形成正确的概念，加深对规律的认识，加强对知识的理解和记忆。 1、适应素质教育的要求 实施素质教育，以提高全民素质为根本宗旨，以培养学生的创新精神和实践能力为重点。优化物理实验教学方法的研究，对培养学生的观察能力和实践能力，实事求是的科学态度，引起学生求知兴趣等都有不可替代的作用。并达到“注重培养学生具有较强的观察能力、思维能力和操作能力”三大能力要求。这三大能力的培养就是对学生进行素质教育的具体体现。 2、教材改革给初中物理实验教学提出了新的要求。 与旧教材比较，在实验教学方面作了较大的改革。教材的实验更注重与社会生活实际相联的内容。注重科学探究，注重知识的渗透，注重科学的理念；三是注重学生动手能力和协作精神的培养。我们在实验教学方式的探究中，要注重教师引导，学生参与，动脑动手，克服以往实验教学中看实验多，做实验少的问题；注重教师想尽一切办
法，利用已有条件，因地制宜地作好各种实验。 3、解决初中物理疑难实验的需要。 初中物理教材存在着一定数量的疑难实验，困扰着教师其原因可能一是实验本身的难度较高；二是实验器材不足，实验仪器的灵敏度不够；三是环境气候的影响以及及操作者的实验技能等因素所致，使实验效果不佳或实验不成功。影响了学生的学习兴趣，降低了学生对实验的可信度。因此，我们必须通过实验教学方法的探究来解决这一难题。 4、开展自制初中物理教具满足教材实验的需要。 原来的实验教学设备装备有一部分能适应现行实验教学的需要，有一部分经过改进后才能继续使用。所以，我们只有解决教具制作问题，发动教师和学生，人人做教具，个个做实验，增强学生的动手能力和实践能力。 5、培养学生综合实践能力提高的需要。 为使学生在实验中形成较强的观察、思维、分析、操作实践能力，培养创新精神，适应素质教育的需要，整合知识内容及应用,为此，我们拟定了《初中物理实验教学的改革与创新》课题。 二、课题研究的理论依据 更新实验教学的思路。创新不是凭空的胡编乱造，而是通过对客观事物的观察、分析、总结，在客观事实的基础上得到前人没有得到的结论，或者是用前人的正确结论创建新的领域。如果把创新等同于建造空中楼阁，那是对创新的一个歪曲，容易误入唯心主义的泥潭。
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。
实验目的： 1.在拓展知识面的同时训练学生的动手操作能力； 2.通过此类实验建立理论联系实践的能力与思维； 记忆合金水车：形状记忆合金是一种特殊的功能材料，它可以记住加工好的形状，当外力或温度改变使其形状发生改变的时候，只要适当的加热就可以恢复原来的形状。该装置让所选记忆合金周期性地与高温热源和低温热源接触，形状随之周期性地变化，从而驱动水车轮的转动，形象地展示了热变为功的过程和形状记忆合金的特性和用途。 该种形状记忆合金为镍钛合金，有双程记忆功能（即能记忆温度高低两种情况下的形状）可以有上百万次的变形和恢复。镍钛合金还有相当好的生物相容性，相变温度较低，约在40-50℃，医学上用于脊柱侧歪、骨骼畸形等的矫正。 低温差热机：可以利用比环境温度高4℃的任何热源，使一组活塞运动并推动转轮运转，是一种很好的利用低温热源的热机，可以利用不高的温度差实行热工转化。主要应用在于能利用传
统热机无法利用的能量来源。 经典置换式热气机：利用酒精灯的热量驱动一组活塞、连杆和转轮往复运动，工作物质为封闭在透明活塞筒中的空气。活塞和工作物质在往复过程中完成吸放热和能量转化，工作过程形象直观，是对热力学定律和热机原理极好的阐释。其透明活塞材料为石英玻璃，主要特点是热胀冷缩系数小，透光性好。耐腐蚀性强。 投影式伽耳顿板：可以用来验证大量随机物理事件共同遵循的统计物理规律。统计物理规律因等概率假设则其结果可靠，在应用方面很广泛，比如相对论基本假设的提出等等。 辉光盘：利用低压气体分子在在高频强电场中激发、碰撞、电离、复合的过程，外界声音影响电场分布从而影响电子运动，在盘上显示出形状变化的荧光。 昆特管（声驻波演示）：利用管中泡沫小球在声驻波场中形成的“泡沫墙”将看不见的声波显示出来，实现了抽象概念的具象化。该装置的缺点是无法消除静电的影响：泡沫小球帖在管内壁上。 气柱共鸣声速测量装置：通过气柱共鸣测量
高中物理实验的创新性设计 摘要：为了更好地培养学生的科学素养与创新能力，教师需要在教学中设计创 新性的实验。这要求教师提高自身的知识储量，培养自身的创新意识，掌握一定的创新方法。缺点列举法、希望点列举法、信息交合法等创新技法可为物理实验的创新性设计提供广阔的思路，但不应忘记创新性设计的目的——为教学目标的实现服务。同时，安全性、科学性、实用性、适用性等原则仍是物理创新性设计时所要考虑的最基本原则。 关键词：物理实验；创新性设计；缺点列举法；希望点列举法；信息交合法 一、物理实验创新性设计的意义 作为一门建立在实验基础上的基础自然学科，物理学在研究物质的基本结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律之外，也注重对所采用的实验手段和思维方法的研究。因此，物理的教学始终离不开物理实验的教学：有趣的实验现象是激发学生探索自然、理解自然的兴趣与热情的催化剂，亲手的操作是培养学生物理技能和实践能力的最佳途径；此外亲身的实验经历能让学生体验科学探究的过程、了解科学研究的方法，有助于提高学生的科学素养。 作为教学活动的主导者，教师首先要对实验在物理教学中的重要性有足够的认识，其次要充分利用教材中已有的实验资源，并能够够根据教学实际设计一些创新性的实验。这种创新性的实验设计可以是对教材已有实验的改进，以解决个别实验取材不易、操作不便、实验效果不明显等弊端；也可以是基于教学需要的全新设计，以弥补教材的不足，帮助学生构建一些重要的物理概念和物理规律。 物理实验的创新性设计，是教师秉承新课程标准课程开放性理念，由课程的复制者走向课程的创造者的有效尝试。它可以有效地促进学生自主地、富有个性地学习，对学生的科学探究能力、实践能力和创新意识的培养大有裨益。 二、物理实验创新性设计的方法 那么我们该如何在教学实践中进行创新性的实验设计呢？ 创新需要丰富的创造力，而一个人的创造力由他所拥有的知识储量、创造性思维能力和创新技法三个因素共同决定。因此要进行创新性的实验设计，教师要有终身学习的意识，力求在专业上不断进步，不断提高自身的知识储量和创造性思维能力。然而知识是无穷无尽的，创造性思维能力的培养也绝非一日之事，因此要想在短时间提高创造力，掌握必要的创新技法是简单而有效的方法。 创新技法的种类非常之多，本文将结合《感应电流的方向》（鲁科版高中物理选修3-2第2章第1节）中的两个实验介绍缺点列举法、希望点列举法和信息交合法三种创新技法在物理实验创新性设计中的应用。 （一）缺点列举法
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
竭诚为您提供优质文档/双击可除 燃料电池实验报告 篇一：燃料电池综合特性实验报告 燃料电池综合特性实验 【实验背景】燃料电池以氢和氧为燃料，通过电化学反应直接产生电力，能量转换效率高于燃烧燃料的热机。燃料电池的反应生成物为水，对环境无污染，单位体积氢的储能密度远高于现有的其它电池。因此它的应用从最早的宇航等特殊领域，到现在人们积极研究将其应用到电动汽车，手机电池等日常生活的各个方面，各国都投入巨资进行研发。按燃料电池使用的电解质或燃料类型，可将现在和近期可行的燃料电池分为碱性燃料电池，质子交换膜燃料电池，直接甲醇燃料电池，磷酸燃料电池，熔融碳酸盐燃料电池，固体氧化物燃料电池6种主要类型，本实验研究其中的质子交换膜燃料电池。 能源为人类社会发展提供动力，长期依赖矿物能源使我们面临环境污染之害，资源枯竭之困。为了人类社会的持续健康发展，各国都致力于研究开发新型能源。未来的能源系
统中，太阳能将作为主要的一次能源替代目前的煤，石油和天然气，而燃料电池将成为取代汽油，柴油和化学电池的清洁能源。 【摘要】燃料电池尤其是质子交换膜燃料电池(pem)以其高功率密度、高能量转换效率、可低温启动、环境友好等突出优点而受到瞩目。本实验包含太阳能电池发电（光能—电能转换），电解水制取氢气（电能—氢能转换），燃料电池发电（氢能—电能转换）几个环节，形成了完整的能量转换，储存，使用的链条。本实验通过研究燃料电池的工作原理，测量其输出特性，计算燃料电池的最大输出功率及效率并验证法拉第电解定律。测量太阳能电池的特性，做出所测太阳能电池的伏安特性曲线，电池输出功率随输出电压的变化曲线。获取太阳能电池的开路电压，短路电流，最大输出功率等。 【关键词】燃料电池，电解池，太阳能电池 【正文】 一、实验目的： 1、了解燃料电池的工作原理。 2、观察仪器的能量转换过程： 光能→太阳能电池→电能→电解池→氢能（能量储存）→燃料电池→电能 3、测量燃料电池输出特性，做出所测燃料电池的伏安
大学物理创新实验报告 篇一：大学物理创新实验报告 大学物理实验报告总结 一：物理实验对于物理的意义 物理学是研究物质的基本结构，基本的运动形式，相互作用及其转化规律的一门科学。它 的基本理论渗透在基本自然科学的各个领域，应用于生产部门的诸多领域，是自然科学与 工程科学的基础。物理学在本质上是一门实验学科，物理规律的发现和物理理论的建立都 必须以物理实验为基础，物理学中的每一项突破都与实验密切相关。物理概念的确立，物 理规律的发现，物理理论的确立都有赖于物理实验。 二：物理实验对于学生的意义 大学物理实验已经进行了两个学期，在这两个学期，通过二十几个物理实验，我们对物理 学的理解和认识又更上了一步台阶。通过对物理实验的熟悉，可以帮助我们掌握基本的物 理实验思路和实验器材的操作，进一步稳固了对相关的定理的理解，锻炼理性思维的能力。在提高我们学习物理物理兴趣的同时，培养我们的科学思维和创新意识，掌握实验研究的 基本方法，提高基本科学实验能力。它也是我们进入大学接触的第一门实践性教学环节， 是我们进行系统的科学实验方法和技能训练的重要必修课。它还能培养我们“实事求是的 科学态度、良好的实验习惯、严谨踏实的工作作风、主动研究的创新与探索精神、爱护公 物的优良品德”。 三：我眼中的物理实验的缺陷 1：实验目的与性质的单一性 21世纪的学科体系中，多种学科是相互结合，相互影响的，没有一门学科能独立于其他 学科而单独生存，但是在我们的实验过程中，全都是关于物理，这一单科的实验内容，很 少牵涉到其他。有些实验完全是为了实验而实验，根本不追求与其他学科的联系与结合。2：实验的不及时性及实验信息的不对称性 物理是一门以实验为基础的基本学科，在我们所学的物理内容中，更多的是关于公式定理的，这些需要及时的理解和记忆，最简单的方式是通过实验来进行。但是我们所做的实验，都是学过很久以后，甚至是已经学完物理学科后进行的，这就造成我们对物理知识理解的 不及时性，不能达到既定的效果。而且，我们重复科学实验伟人的实验很大程度上是得知结论后凭借少量的实验数据轻易得出相似的结论，与前人广袤的数据量不可同日而语，这就造成实验信息的不对称性， 不利于从本质上提高我们的实验能力。
2020 空气热机实验报告范文Contract Template
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。
Air heat engine experiment Name: Student Id: College: Major: Abstract：To do this experiment is in order to make us understand the emission of Air heat engine and receive the component the principle, and through the experiment we should complete the rotarion of Air heat engine and realizes the process of function conversion of the air heat engine. keywords：Air heat engine function conversion 姓名：学号： 学院：专业： 摘要:这个实验能使我们了解空气热机做功原理，通过实验我们应该完成空气热机的转动和理解工作原理，并了解空气热机功能转换的过程。 关键词：空气热机功能转换 空气热机实验报告 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2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。 一、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
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
院校一、实验目的： 1.认识空调系统中的设备部件，了解其用途及安装事项； 2.掌握空调系统基本原理 3.掌握现场识别空调系统的方法 二、实验原理： 请画简易图说明典型空调系统的基本原理。 中央空调系统主要由制冷机、冷却水循环系统、冷冻水循环系统、风机盘管系统和冷却塔组成。各部分的作用及工作原理如下： 制冷机通过压缩机将制冷剂压缩成液态后送蒸发器中与冷冻水进行热交换，将冷冻水制冷，冷冻泵将冷冻水送到各风机风口的冷却盘管中，由风机吹送达到降温的目的。经蒸发后的制冷剂在冷凝器中释放出热量成气态，冷却泵将冷却水送到冷却塔上由水塔风机对其进行喷淋冷却，与大气之间进行热交换，将热量散发到大气中去。 三、实验内容： 1、下图为热泵空调系统图，请看图说明该系统中有几个循环子系统，并阐述每个子系统的能量传递和转化关系。
热泵（制冷机）是通过作功使热量从温度低的介质流向温度高的介质的装置。热泵与制冷机的工作原理和过程是完全相同的，从热力学的观点看都是热机工作过程的反循环。 冷冻水循环系统：该部分由冷冻泵、室内风机及冷冻水管道等组成。从主机蒸发器流出的低温冷冻水由冷冻泵加压送入冷冻水管道（出水），进入室内进行热交换，带走房间内的热量，最后回到主机蒸发器（回水）。室内风机用于将空气吹过冷冻水管道，降低空气温度，加速室内热交换。 冷却水循环部分：该部分由冷却泵、冷却水管道、冷却水塔及冷凝器等组成。冷冻水循环系统进行室内热交换的同时，必将带走室内大量的热能。该热能通过主机内的冷媒传递给冷却水，使冷却水温度升高。冷却泵将升温后的冷却水压入冷却水塔（出水），使之与大气进行热交换，降低温度后再送回主机冷凝器（回水）。 2、画图说明空气处理机组与外部空气的联通方式。
初中物理实验的若干改进和创新 龙门镇初级中学杨丹 引言物理学是一门以观察和实验为主的科学,实验教学则是物理教学的一种重要手段，在初中物理教学中，根据初中学生的好奇心强、认知能力有限的特点，积极开展物理实验教学，不仅能培养学生的信息收集和整理等基本技能，而且可以培养学生观察能力、思维能力、动手能力以及终生学习和创新的意识，培养学生实事求是的科学态度，激发学生的学习热情。多年来，我在物理教学中通过对实验的不断探究、改进和实践，将教材中几个实验加以改进，达到了良好的教学效果。 一自制简易的实验器材是解决问题的根本途径 1 、自制简易的激光光源 光学实验中的激光光源灯泡很容易坏，也为老师的教学增加了不少麻烦。因此我试着自制了一个简易的激光光源，使整个光学实验顺利完成。方法如下：买一个玩具激光手电筒，在废灯泡芯上取一小段玻璃柱，将玻璃柱装在激光电筒的前盖内，适当调整玻璃柱的角度，一个实用的光源就做好了。 2 、自制浮沉子 演示浮沉条件时，课本上曾用鸡蛋与盐水做或用青霉素的瓶子加水做。在实际操作时前者操作复杂，后者根本不能实现。 我是这样制作的：取一个5cm左右的塑料笔盖，再取一个螺丝旋进笔盖内做配重，另一端用用气球上的橡皮膜扎住，然后放入盛有大半瓶水的矿泉水瓶中，盖紧瓶盖，不能漏气，手捏矿泉水瓶即可实现浮沉，同时可观察到橡皮膜发生形变，说明浮沉的原因。 3、自制灵敏度高的演示温度计 当使用温度计上演示实验课时，可见度非常差，我自制的演示温度计，不但可见性好，而且灵敏度高。用日光灯起辉器的铝质外壳做测温泡，在铝筒口上紧塞一只橡皮塞，塞子的中间钻一小孔，注入红色的墨水适量，再把一内径2-3mm的玻璃管紧插入孔内，并伸到接近底部的位置。在玻璃管背面衬上白色背景的刻度板，就可以做成一个灵敏度高的温度计。可用来演示蒸发吸热，比热容实验。 4.导体与绝缘体的相对性 用一个25W的白炽灯与一个白炽灯的废灯芯串联安在竖放的木板上，用插头接入220V的电压。当用酒精喷灯加热废灯芯到红热状态时，灯泡发光，停止加热，温度降低灯泡又熄灭。此实验应使
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
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
物理创新实验——静电除尘 摘要:为了培养学生自主创新以及动手能力,我们设计了一个创新实验-静电除尘。本实验利用静电除尘的原理,设计了四级管式静电除尘的结构,可以让学生从每级的玻璃管中看出除尘效果。不仅可以锻炼学生的动手制作能力,还可以锻炼学生理论结合实际的能力。 关键词:物理创新静电除尘四级管式 Abstract:in order to develop the students´independent innovation and practice ability,we design a creative experiment-static dust removal.We design the four tube type electrostatic precipitation structure on the basis of static dust removal of principle,This experiment can let students watch dust clearly in the glass tube.Not only can develop the student´s ability of production capacity, but also improve students´practical ability with the theory. Key Word:Physical innovation;Static dust removal;Four tube type electrostatic precipitation 1907年,科特雷尔(Cottrell)首先将静电除尘技术用于净化工业烟气获得成功。如今,静电除尘器已广泛应用于钢铁工业、有色冶金、建材工业、电力工业、化学工业、轻纺工业以及其他工业领域乃至民用领域。统计资料表明,自1955年至现在,应用静电除尘器处理工业烟气量大致呈指数增长。随着对环境保护要求的日益严格,可以预计静
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。
狭义相对论（一） 一．选择题 1．K 系与K '系是坐标轴相互平行的两个惯性系，K '系相对于K 系沿OX 轴正方 向匀速运动。一根刚性尺静止在K '系中，与O 'X '轴成30?角。今在K 系中观察得 该尺与OX 轴成45?角，则 K '系相对于K 系的速度是 ［ ］ （A ）c 32 （B ） c 32 （C ）3 c （D ）c 31 2．宇宙飞船相对于地面以速度v 作匀速直线飞行，某一时刻飞船头部的宇航员向飞船尾部发出一个光讯号，经过t (飞船上的钟)时间后，被尾部的接收器收 到，则由此可知飞船的固有长度为 (c 表示真空中光速) (A)t c ? (B) t ?υ (C) 2)/(1c t c v -??(D) 2)/(1c t c v -??? ［ ］ 3．在狭义相对论中，下列说法中哪些是正确的？ (1) 一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速． (2) 质量、长度、时间的测量结果都是随物体与观察者的相对运动状态而改 变的． (3) 在一惯性系中发生于同一时刻，不同地点的两个事件在其他一切惯性系 中也是同时发生的． (4)惯性系中的观察者观察一个与他作匀速相对运动的时钟时，会看到这时 钟比与他相对静止的相同的时钟走得慢些． (A) (1)，(3)，(4)． (B) (1)，(2)，(4)． (C) (1)，(2)，(3)． (D) (2)，(3)，(4)． ［ ］ 4．在某地发生两件事，静止位于该地的甲测得时间间隔为4 s ，若相对于甲作匀
速直线运动的乙测得时间间隔为5 s，则乙相对于甲的运动速度是(c表示真空中光速) (A) (4/5) c． (B) (3/5) c． (C)(2/5) c． (D) (1/5) c．［］ 5．一宇航员要到离地球为5光年的星球去旅行．如果宇航员希望把这路程缩短为3光年，则他所乘的火箭相对于地球的速度应是：(c表示真空中光速) (A) v = (1/2) c． (B) v = (3/5) c． (C) v = (4/5) c． (D) v = (9/10) c．［］二．填空题 1．狭义相对论的两条基本原理中，相对性原理说的是_________________ ____ ___________________________________________________________；光速不变原理说的是_______________________________________________ ___________ ________________________________． 2．已知惯性系S＇相对于惯性系S系以0.5 c的匀速度沿x轴的负方向运动，若从S＇系的坐标原点O＇沿x轴正方向发出一光波，则S系中测得此光波在真空中的波速为____________________________________． 3．有一速度为u的宇宙飞船沿x轴正方向飞行，飞船头尾各有一个脉冲光源在工作，处于船尾的观察者测得船头光源发出的光脉冲的传播速度大小为____________；处于船头的观察者测得船尾光源发出的光脉冲的传播速度大小为____________． 4.π+介子是不稳定的粒子，在它自己的参照系中测得平均寿命是2.6×10-8s，如果它相对于实验室以0.8 c (c为真空中光速)的速率运动，那么实验室坐标系中测得的π+介子的寿命是______________________s.
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。