空气热机原理实验报告

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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

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

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/

通信原理MATLAB 实验报告

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仿真

实验一 调幅信号波形频谱仿真

一、实验目的

假设基带信号为m(t)?sin(2000?t)?2cos(1000?t)，载波频率为20kHz，请仿真出AM、DSB-SC、SSB信号，观察已调信号的波形及频谱。

二、实验平台

装有MATLAB的计算机

三、实验原理 1、AM调制原理 对于单音频信号

m(t)?Amsin(2?fmt)

进行AM调制的结果为

sAM(t)?Ac(A?Amsin(2?fmt))sin2?fct?AcA(1?asin(2?fmt))sin2?fct

其中调幅系数a?Am，要求a?1以免过调引起包络失真。 A由Amax和Amin分别表示AM信号波形包络最大值和最小值，则AM信号的调幅系数为

a?Amax?Amin

Amax?Amin2、DSB-SC调制原理

DSB信号的时域表达式为

2

sDSB(t)?m(t)cos?ct

频域表达式为

1SDSB(?)?[M(???c)?M(???c)]

23、SSB调制原理

SSB信号只发送单边带，比DSB节省一半带宽，其表达式为：

sssB(t)?1Amcosmtcoswmt21Amtsinw

《计算机组成理》 实验报告

院 系： 计算机科学与技术 专 业： 计算机科学与工程 班 级： 计科111 学 号： 090511101 姓 名： 陈佳伟 指导教师： 谢从华 设计地点： N6-202 开课时间： 2012 至 2013学年第 1 学期

原

实验一 运算器实验

一、实验目的：

1． 掌握运算器的组成及工作原理；

2．了解4位函数发生器74LS181的组合功能，熟悉运算器执行算术操作和逻辑操作的具体实现过程；

3． 验证带进位控制的74LS181的功能。 二、实验内容：

验证74LS181运算器的逻辑运算功能和算术运算功能。 三、实验步骤和实验结果： 1、实验连线（键盘实验）：

实验连线如图1－1所示。

（连线时应按如下方法：对于横排座，应使排线插头上的箭头面向自己插在横排座上；对于竖排座，应使排线插头上的箭头面向左边插在竖排座上。注意：F4只用一个排线插头孔）

机械原理实验指导报告书

机械原理实验指导 实验一 机构运动简图的测绘

一、 实验目的

1．掌握根据各种机构实物或模型绘制机构运动简图的方法； 2．验证机构自由度的计算公式； 3．分析某些四杆机构的演化过程。

二、 实验设备和工具

1．各类机构的模型和实物； 2．钢板尺、量角器、内外卡钳等；

3．三角尺、铅笔、橡皮、草稿纸等（自备）。

三、 实验原理

由于机构的运动仅与机构中构件的数目和构件所组成的运动副数目、类型和相对位置有关。因此，可以撇开构件的实际外形和运动副的具体构造，用简单的线条来表示构件，用规定的或惯用的符号来表示运动副，并按一定的比例画出运动副的相对位置，这种简单的图形即为机构运动简图。

四、 实验步骤

1．使被测机构缓慢运动，从原动件开始，循着传动路线观察机构的运动，分清各个运动单元，确定组成机构的构件数目；

2．根据直接相联接两构件的接触情况及相对运动性质，确定运动副的种类； 3．选择能清楚表达各构件相互关系的投影面，从原动件开始，按传动路线用规定的符号，以目测的比例画出机构运动示意图，再仔细测量与机构有关的尺寸，按确定的比例再画出机构运动简图，用数字1、2、3 分别标注各构件，用字母A、B、C 分别标注各运动副；

比例尺 L

构件实际长度

实验一 数字基带信号

一、实验目的

1、了解单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形特点。 2、掌握AMI、HDB3码的编码规则。

3、掌握从HDB3码信号中提取位同步信号的方法。 4、掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点。

5、了解HDB3（AMI）编译码集成电路CD22103。

二、实验内容

1、用示波器观察单极性非归零码（NRZ）、传号交替反转码（AMI）、三阶高密度双极性码（HDB3）、整流后的AMI码及整流后的HDB3码。

2、用示波器观察从HDB3码中和从AMI码中提取位同步信号的电路中有关波形。

3、用示波器观察HDB3、AMI译码输出波形。

三、基本原理

1、本实验使用数字信源模块和HDB3编译码模块。数字信源模块是整个实验系统的发终端，它产生的NRZ信号为集中插入帧同步码时分复用信号，实验电路中数据码用红色发光二极管指示，帧同步码及无定义位用绿色发光二极管指示。发光二极管亮状态表示1码，熄状态表示0码。HDB3编译码模块上的开关K4用于选择码型，K4位于左边A（AMI端）选择AMI码，位于右边H（HDB3端）选择HDB3码。

2、AMI码的编码规

资深通信专业学霸整理的实验报告

微机原理实验报告

资深通信专业学霸整理的实验报告

目 录

一、I/O地址译码与交通灯控制实验……………………………………3 二、可编程定时器/计数器（8253）……………………………………6 三、中断实验（纯DOS）………………………………………………11 四、模/数转换器………………………………………………………18五、串行通讯 …………………………………………………………16六、课程综合实验(抢答器) …………………………………………28

一、I/O地址译码与交通灯控制实验

资深通信专业学霸整理的实验报告

一.实验目的

通过并行接口8255实现十字路口交通灯的模拟控制,进一步掌握对并行口的使用。 二.实验内容

如图5-3，L7、L6、L5作为南北路口的交通灯与PC7、PC6、PC5相连，L2、L1、L0作为东西路口的交通灯与PC2、PC1、PC0相连。编程使六个灯按交通灯变化规律燃灭。

十字路口交通灯的变化规律要求：

（1） 南北路口的绿灯、东西路口的红灯同时亮3秒左右。 （2） 南北路口的黄灯闪烁若干次，同时东西路口的红灯继续亮。 （3） 南北路口的红灯、东西路口的绿灯同时亮3秒左右。 （4） 南北路口的红灯继续亮、同时东西

通信原理实验报告七 实验十六：眼图实验

——2014xxxxxx许子涵

一、实验目的

1、了解眼图与信噪比、码间干扰之间的关系及其实际意义； 2、掌握眼图观测的方法并记录研究

二、实验内容

1、观测眼图并记录分析。

三、实验器材

1、信号源模块 2、③号模块 3、④号模块

一块

一块 一块 一台

4、 20M 双踪示波器

四、实验数据

1、ASK调制解调眼图

ASK-DOUT TH2

1

FSK眼图

PSK/DPSK眼图

五、分析

眼图是通过用示波器观察接收端的基带信号波形，从而估计和调整系统性能的一种方法。具体做法是：用一个示波器跨接在抽样判决器的输入端，然后调整示波器水平扫描周期，使其与接收码元的周期同步。这样就可以从示波器上显示的波形来观察码间串扰和信道噪声等因素影响的情况，从而估计系统系能的优劣。

如果存在码间串扰，示波器的扫描迹线就不完全重合，“眼睛”的线迹会显得杂乱，而且张开的较小；如果码间串扰小到可以忽略，则眼图将会是标准的“大眼睛”。当存在噪声时，眼图的线迹就变成比较模糊的带状的线，噪声越大，线条越粗越模糊，“眼睛”张开得越小。同时我们还可以利用眼图来找到最佳判决门限，求出噪声容限，改善系统