空气热机循环实验报告数据

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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：

TC 为低温热源的绝对温度，TH 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

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/

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/

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，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 在已经发展了内燃机、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。

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。

二、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，以及汽缸、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

湖 南 大 学

信息科学与工程学院

实 验 报 告

实验名称 课程名称

香农编码 信息论与编码

1、实验目的

（1）进一步熟悉循环编码、译码算法；

（2）掌握C语言程序设计和调试过程中数值的进制转换、数值与字符串之间的转换等

技术。

2、实验要求

（1）输入：7位信息序列 （2）输出：输出(11,7)循环码

3、循环码编码算法

一个码长为n的(n，k)循环码，它必为按模xn+1运算的一个余式。 Cn-1(x) =c0 xn-1+cn-1xn-2+…+c2 x+c1 Ci (x) ≡xi ·C(x) mod (xn + 1)

循环码完全由其码组长度n和生成多项式g(x)所决定 生成多项式g(x)具有以下特性：

（1） g(x)是一个常数项为1的 r=n-k 次多项式； （2） g(x)是x?1的一个因式；

（3）该循环码中其它码多项式都是g(x)的倍式。 g(x)， xg(x) …， xk-1g(x)

如果g(x)是一个 n – k = r 次多项式，并且是xn+1的一个因式，则 g(x)生成一( n , k )循环码。 任何(n,k)循环码的全体码字都是由

实验七、循环伏安法观察Fe(CN)6

电极反应过程

一、实验目的

1、学习并理解可逆电极反应的发生条件。

3–/4–

及抗坏血酸的

2、学习循环伏安法测定电极反应参数的基本原理和方法。

3、熟悉仪器的使用并根据所测数据验证并判断电极反应是否是可逆反应。

二、实验原理

1、溶液中的电解质会离解出阴、阳离子，在外电场作用下发生定向移动产生电流使整个回路导通。在电场的作用下，阴、阳离子分别向阳极、阴极移动，并在电极表面发生氧化或还原反应。如果电极反应的速度足够快以致使得当离子刚移动到电极表面的反应区便立刻被反应掉，即电极表面总是处于缺少反应物的状态，这时电极表面的反应是可逆的，能量损失较小。

2、凡是能够测出电流电压关系获得I-U曲线的方法都可成为伏安法。循环伏安法便是让电压做循环变化同时测出电流的改变的方法。因此对于可逆的电极反应，所获得的曲线具有某种对称性，曲线会出现两个峰，电位差为：

?Ep?Epa?Epc?0.056 n其中，Epa和Epc分别对应阴极和阳极峰电势。对应的正向峰电流满足Randles-Savcik方程：

ip?2.69*105n3/2AD1/2v1/2c

其中ip为峰电流（A），n为电子转移数，A

湖 南 大 学

信息科学与工程学院

实 验 报 告

实验名称 课程名称

香农编码 信息论与编码

1、实验目的

（1）进一步熟悉循环编码、译码算法；

（2）掌握C语言程序设计和调试过程中数值的进制转换、数值与字符串之间的转换等

技术。

2、实验要求

（1）输入：7位信息序列 （2）输出：输出(11,7)循环码

3、循环码编码算法

一个码长为n的(n，k)循环码，它必为按模xn+1运算的一个余式。 Cn-1(x) =c0 xn-1+cn-1xn-2+…+c2 x+c1 Ci (x) ≡xi ·C(x) mod (xn + 1)

循环码完全由其码组长度n和生成多项式g(x)所决定 生成多项式g(x)具有以下特性：

（1） g(x)是一个常数项为1的 r=n-k 次多项式； （2） g(x)是x?1的一个因式；

（3）该循环码中其它码多项式都是g(x)的倍式。 g(x)， xg(x) …， xk-1g(x)

如果g(x)是一个 n – k = r 次多项式，并且是xn+1的一个因式，则 g(x)生成一( n , k )循环码。 任何(n,k)循环码的全体码字都是由

实验名： 循环结构 实验目的

1、掌握在程序设计条件型循环结构时，如何正确地设定循环条件，以及如何控制循环 的次数。 2、了解条件型循环结构的基本测试方法。 3、掌握如何正确地控制计数型循环结构的次数 4、了解对计数型循环结构进行测试的基本方法 5、了解在嵌套循环结构中，提高程序效率的方法

二、实验内容

（一）) 题目 1

1、题目内容描述

1、下面是一个计算 e 的近似值（使误差小于给定的δ）的程序。 main() {

double e=1.0,x=1.0,y,detax； int i=1;

printf(“\\n please input enter a error:”); scanf(“%lf”,&detax); y=1/x;

while(y>=detax) { x=x*I; y=1/x; e=e+y; ++i; }

printf(“.10lf”,e); }

2、实验步骤

（1）阅读上面的程序，写出程序所依据的计算公式。

（2）当输入的 detax 各是什么值时，能分别使程序按下面的要求运行： .不进入循环； .只循环一次； .只循环两次； .进入死循环(程序将永远循环下去)。 为了能知道程序

化工原理实验 对流传热实验

空气—蒸汽对流给热系数测定

一、实验目的

⒈通过对空气—水蒸气光滑套管换热器的实验研究，掌握对流传热系数α1的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。并应用线性回归分析方法，确定关联式Nu=ARemPr0.4中常数A、m的值。

⒉通过对管程内部插有螺纹管的空气—水蒸气强化套管换热器的实验研究，测定其准数关联式Nu=BRem中常数B、m的值和强化比Nu/Nu0，了解强化传热的基本理论和基本方式。

二、实验装置

本实验设备由两组黄铜管（其中一组为光滑管，另一组为波纹管）组成平行的两组套管换热器，内管为紫铜材质，外管为不锈钢管，两端用不锈钢法兰固定。空气由旋涡气泵吹出，由旁路调节阀调节，经孔板流量计，由支路控制阀选择不同的支路进入换热器。管程蒸汽由加热釜发生后自然上升，经支路控制阀选择逆流进入换热器壳程，其冷凝放出热量通过黄铜管壁被传递到管内流动的空气，达到逆流换热的效果。饱和蒸汽由配套的电加热蒸汽发生器产生。该实验流程图如图1所示，其主要参数见表1。

表1 实验装置结构参数

实验内管内径di（mm） 实验内管外径do（mm） 实验外管内径Di

四种花型,74198

数字电子技术课程设计

题 目:

姓 名: 专 业: 班 级: 学 号: 指导教师: 循环彩灯控制电路的设计

张影 电子科学与技术 电子112 1886110233 高伟霞

2013 年6 月14 日 安徽科技学院理学院

四种花型,74198

循环彩灯控制电路的设计

一 、课程设计题目

（一）、题目：循环彩灯控制器 （二）、实习目的：

1．进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。

2．熟悉几种常用集成数字芯片的功能和应用，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。

3．了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。 4．培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。

5．数电课程实验是大学中为我们提供的唯一一次动手实践的机会，增强动手实践的能力。

二、 任务和要求

实现彩灯控制的方法很多，如EPROM编程、RAM编程、单板机、单片机等，都可以组成大