热机实验报告

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，热能可以从一个物体传递给另一个

2、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

3、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）1、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PwPh卡诺效率ThTcTh卡诺效率和热效率数据处理表(R 2 )冷端热端负载实际效率卡诺效率加热TcThVhIhPHVvPv(%)(%)档位(K)(K)(V)(A)(W)(V)(W)1299. 15302. 953.251.013.280

4、.0660.00210.06%1.2%2299.15312. 655.661.769.960.2360.02780.27%4.3%3299.25322. 957.112.2015.60.4030.08120.52%7.0%4299.55333. 158.722.6923.50.5880.17280.74%10%5299.55342. 6511.503.5941.30.7200.25920.63%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 ( C)咼温端有负载Vv (V)无负载V s(V)Th ( C )Vh (V)Ih (A)有负载26.560.09.743.010

5、.588无负载26.560.08.422.661.491内阻为Vs Vw rVw厂 1.4910.588 c c “r0.588调整效率为FwFwiw0.5882/2 (0.588/2)23.04 厂调整6.4%PhPhPH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偏差调整100%10 6.4 100%36%max10实际效率PwPhV2式中PwVPhVh IhR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=

6、2 QTCTcC负载两端K实际K最大K调正偏差Vr(V)Ir(A)Pr(W)60.028.05.591.488.271.79.419.13.2效率计算1实际性能系数：PcPh开路Pr8.42 2.66 8.27K实际1.7实际PrPr8.272最大性能系数：TCK最大"Th Tc3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。K调整PH开路PrPrI；r22.37 8.278.27 1.482 3.079.10计算调整性能系数与最大性能系数的百分误差:相对误差0大产100% 曾100% 3.2%4、 在开路模式下计算帕尔贴器件的热

7、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Ph开路(xA) 8.42 2.66 0.00524KA0.0035T60.0 26.55、 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 hVWPhPw0.528.050.08.212.510.15820.610.04990.24%1.028.050.08.262.520.27620.810.07620.36%1.528.050.07.902.470.35819.520.08500.43%2.028.050.08.162.540.42520.710.09030.43%2.528.050.08.172.530.48420.710.07800.37%3.028.050.08.152.520.54220.530.09790.47%3.528.050.08.152.520.57320.530.09380.45%4.028.050.07.992.450.48419.570.05850.30%4.528.050.08.002.460.62619.680.08710.42