空气热机实验报告误差分析

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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/

（一） 稳定性实验报告

11电自四班 王旭 学号：29

（一）实验目的：

1）、熟悉开环传递函数参数对系统稳定性的影响 2）、了解用于校正系统稳定性的串联一阶微分参确定数 （二）实验步骤及相关数据与实验结论

（1）判定系统稳定时K值得取值范围以及K取不同值使得系统稳定、临界稳定和不稳定时，MATLAB仿真的阶跃响应曲线。 1、系统开环传递函数如下：

G1（s）=K/(S(T1s+1)(T2S+1)) 其中T1=0.4，T2=0.5 2、求其闭环函数为：

Φ（s）=k/(S(0.4S+1)(0.5S+1)+K)即Φ（s）=K/(0.2s^3+0.9s^2+s+k) 3、系统的特征方程为： S^3+4.5s^2+5s+5k=0

根据劳斯判据可以得出系统稳定时K的取值范围0<K<4.5 运用MATLAB仿真取K值为3,4.5,10 程序如下： clear t=0:0.1:10

for k=[3,4.5,10] num=[k]

den=[0.2 0.9 1 k] sys=tf(num,den) p=roots(den) figure(1)

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

《机械制造工艺学》课程实验报告

实 验 名 称： 加工误差的统计分析

姓 名： 班 级： 学 号： 实 验 日 期：2014 年5月 9 日 指导教师： 成 绩：

1. 实验目的

（1）掌握加工误差统计分析方法的基本原理和应用。

（2）掌握样本数据的采集与处理方法，要求：能正确地采集样本数据，并能通过对样

本数据的处理，正确绘制出加工误差的实验分布曲线和图。 （3）能对实验分布曲线和图进行正确地分析，对加工误差的性质、工序能力及工艺稳定性做出准确的鉴别。 （4）培养对加工误差进行综合分析的能力。

2. 实验内容与实验步骤

（1）实验原理：在实际生产中，为保证加工精度，常常通过对生产现场中实际加工出

的一批工件进行检测，运用数理统计的方法加以处理和分析，从中寻找误差产生的规律，找出提高加工精度的途径。这就是加工误差统计分析方法。加工误差分析的方法有两种形式，一种为分布图分析法，另一种为点图分析法。 （2

篇一：大学物理实验1误差分析

云南大学软件学院 实验报告

课程： 大学物理实验 学期：2014-2015学年 第一学期 任课教师：

专业：

学号：

姓名：

成绩：

实验1 误差分析

一、实验目的

1. 测量数据的误差分析及其处理。

二、实验内容

1．推导出满足测量要求的表达式，即v0?f(?)的表达式；

V0=sqrt((x*g)/sin(2*θ))

2．选择初速度A，从[10，80]的角度范围内选定十个不同的发射角，测量对应的射程，记入下表中：

3．根据上表计算出字母A

对应的发射初速，注意数据结果的误差表示。

将上表数据保存为A.txt,利用以下Python程序计算A对应的发射初速度，结果为100.1 import math g=9.8 v_sum=0 v=[]

my_file=open("A.txt","r")

my_info=my_file.readline()[:-1] x=my_info[:].split('\t')

my_info=my_file.readline()[:-1] y=my_info[:].split('\t') for i in range(0,10):

v.append(ma

密立根油滴实验误差分析

姓名：徐诚 同组人：周郅明 专业：171

【摘要】本文主要讨论了大学物理实验中的密立根油滴实验误差分析。其中主要讲解了MOD-8型密立根油滴实验仪的使用及其实验事项、密立根油滴实验的基本原理，重点介绍密立根油滴实验误差的分析。通过计算公式分析误差，总结误差的几个来源。 【关键词】 密立根误差分析油滴

引言

著名的美国物理学家密立根在1909到1917年做的测量微小油滴上所带电荷的工作，是物理学发展史上具有重要意义的实验。这一实验的设计思想简明巧妙、方法简单，而结论却具有不容置疑的说服力，因此，这一实验堪称物理实验的精华和典范。电荷有两个基本特征：一是遵循守恒定律；二是具有量子性。所谓量子性是说存在正的和负的电荷，一切带电物体的电荷都是基本电荷的整数倍。而在知道这些之前，1834年法拉第通过实验验证了电解定律：等量电荷通过不同电解浓度时，电极上析出物质的量与该物质的化学当量成正比。电解定律解释了电解过程中，形成电流的是正、负离子的运动，这些离子的电荷是基本电荷的整数倍。1897年汤姆逊证明了电荷的存在，幷测量了这种基本粒子的荷质比，然而直接以实验验证电荷量子性并以寻求基本电荷为目的的实验则首推密立根油滴实验。1

实验四 传输层协议分析

一、实验目的

1、学习3CDaemon FTP服务器的配置和使用，分析TCP报文格式，理解TCP的连接建立、 和连接释放的过程。

2、学习3CDaemon TFTP服务器的配置和使用，分析UDP报文格式，理解TCP协议与UDP协议的区别。

二、实验工具软件3CDaemon软件简介

3CDaemon是3Com公司推出的功能强大的集FTP Server、TFTP Server、Syslog Server 和TFTP Client于一体的集成工具，界面简单，使用方便。

这里主要介绍实验中需要用到的FTP Server功能和TFTP Server功能。 1、FTP Server功能

（1）配置FTP Server功能：选中左窗格功能窗口，打开FTP Server按钮，单击窗格中的 Configure FTP Server按钮，打开3CDaemon Configuration配置窗口，配置FTP Server功能。

这里需要设置的就是“Upload/Download”路径，作为FTP Server的文件夹，其它选项可以使用系统缺省设置。设置完成后，单击确认按钮，设置生效。

（2）在实验中，我们使用3CDaemon系统内置的

水力学实验报告

实验一 流体静力学实验

实验原理

在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程

或

(1.1)

式中： z被测点在基准面的相对位置高度；

p被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同； p0水箱中液面的表面压强； γ液体容重； h被测点的液体深度。

另对装有水油（图1.2及图1.3）U型测管，应用等压面可得油的比重S0有下列关系：

(1.2)

据此可用仪器（不用另外尺）直接测得S0。

实验分析与讨论

1.同一静止液体内的测管水头线是根什么线？

测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度。测压管水头线指测

压管液面的连线。实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。 2.当PB<0时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。

，相应容器的真空区域包括以下三部分：

(1)过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，该水平面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域，均为真空区域。

(2)同理，过箱顶小水杯的液面作一水平面，测压管4中，该平面以上的水体亦为真空区域。

(3)在测压管5