空气热机实验报告
第1篇：空气热机实验报告范文
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。同一功率下，调节力矩计与转轴的摩擦改变热机实际输出功率P0，计算出不同负载大小时的热机效率。同时转速n也会改变，观察P0n
关系图，表示同一输出功率下，输出耦合不同时输出功率随耦合的关系。
一、 实验仪器与方法：
电热ZKY-RJ型空气热机实验仪如图二示
图二 电加热型热机实验装置图
飞轮下部装有双电门，上面的一个用于定位工作活塞的最低位置，下面一个用于测量飞轮转动角度。气缸的体积随工作活塞的位移而改变，活塞的位移改变通过飞轮测得，在飞轮边缘均匀排列45个挡片，由光电门信号确定飞轮位置，进而计算气缸体积。压力传感器与工作汽缸底相通，测量汽缸的压力得到体积变化。底座的三个插座分别与实验测试仪相连，在仪器显示窗口显示热机转速、高低温区的温度、P-V图。加热器输出电压24V-36V可调，可根据实验的实际需要调节加热电压。
力矩计悬挂在飞轮轴上，调节螺钉可调节力矩计与转轴之间的摩擦力，由力矩计可读出摩擦力矩M，可得出热机输出功率P2nM，即单位时间内的角位移与力矩的乘积。
二、 试验内容、步骤:
第一部分:测量不同热端温度的热功转换值，验证卡诺定理。
连接测试仪面板和电脑的，各仪器之间的端口，开始试验。将加热电压加之最大档（11档），等待6~10分钟（大约在温差在100K以上），加热电阻丝已发红后，用手顺时针拨动飞轮，热机即可运转。减小加热电压至第一档，打开电脑辅助软件，观察压力和容积信号，并把P-V图调节到最适合观察的位置。等待大约10
分钟，温度和转速平衡后，记录加热电压，读取温度和转速，记于表一中。逐步加大加热功率，重复上
述测量过程4次以上，在表一中记录数据。以ΔT/ T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。
第二部分：测量不同输出功率下，转速和实际效率的变化。
在最大加热功率下，触动飞轮停止转动，在飞轮上装上力矩计，拨动飞轮，让热机继续运动。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，在表二中读取记录各项参数。保持输出功率不变，逐步增大输出力矩，重复以上实验步骤5次以上。以n为横坐标，P0为纵坐标，作出n与P0的关系图。表示同一输出功率下，输出耦合不同时输出功率或效率随耦合的变化关系。
三、 实验结果：
表一 测量不同冷热端温度时的热功率转换值
表二 测量热机输出功率、效率随负载及转速的变化关系
图一 电脑观察到的热机实验P_V实验图图二 电脑观测到的容积和压力变化曲线
四、 分析与结论：
由表格数据可作图结果分析，在外加负载不变的情况下，随着热功率增大，nA/ΔT与ΔT/ T1基本具有线性关系，验证了卡诺定理。在同一加热功率下，随摩擦力矩加大，转速降低，热端温度升高，温度差加大，输出效率加大。对于输出力矩继续加大时，输出功率如何变化，是继续变大还是转折本实验未能涉及，也是实验要改进的地方。
五、 参考文献:
[1] [2] [3] [4] [5] [6]
《大学物理综合设计实验》，中国海洋大学物理实验教学中心，2011.1; 张玉民，热学，中国科学技术出版社，2000. 5； 常树仁，热学，南开大学出版社，2001.7;
包科达，热物理学基础，高等教育出版社，2001.12;
闫全英、刘迎云，热质交换原理与设备，机械工业出版社，2006.6 黄晓圣、王剑，关于卡诺定理证明的教学探讨，大学物理，2002.21
第2篇：病理空气栓塞实验报告
空气栓塞实验报告
空气栓塞实验
实验目的：通过空气栓塞实验，了解栓子运行的途径、空气栓塞的部位及后果。实验动物：成年兔子一只
实验用品：5ml注射器、5号针头、手术剪、7号缝合丝线、四方盘、手术刀，止血钳、大烧杯 实验步骤：1.由兔耳缘静脉注入6ml空气 2.注完空气，放开兔子，观察兔子症状
3.家兔死亡后，立即打开胸腔(离胸骨左右缘1～2cm处切断肋骨)，暴露心脏，心脏还在继续收缩，观察扩张的右心耳及肺动脉薄壁是否有空气泡。再将同心脏走走出的大血管都结扎、并在远端剪断，然后将心肺一并取出，游离并结扎心脏，并放在水的玻璃器皿中，在水中将右心切开，此时观察是否有空气溢出水面出现气泡。实验结果：注射完空气后，兔子开始兴奋，烦躁，挣扎，抽搐，呼吸急促，过了31s后，兔子开始张口呼吸，呼吸逐渐变慢，58s后，兔子死亡；在打开兔子胸腔后，观察到兔子心脏还在继续跳动，右心房内有泡沫状血液；在水中将右心房切开，观察到右心房有气泡逸出。讨论：注射的空气进入耳缘静脉以后，沿上腔静脉，迅速到达右心，由于心脏的收缩和舒张，从而将空气和血液搅拌成大量的泡沫血，当心肌收缩时可阻塞肺动脉出口导致猝死。由于血液不能到达肺部进行气体交换，从而使机体缺氧，导致家兔活动增多，烦躁，呼吸加深加快予以代偿，由于是泡沫血，缺氧继续存在，导致家兔活动减弱，最终致死。？对医疗实践中的意义：我们在颈部及胸外科手术时，不要损伤大静脉，静脉插管置留时或血透时循环管路连接要牢固，尤其是血泵；分娩时气体可经损伤的内膜或破裂的子宫颈静脉窦入血，使用腔镜时用气体扩腔，气体亦可经破裂的静脉入血；深水作业时(尤其是下潜30m以下)要缓慢上升，不要屏气，以防出现减压病。
第3篇：热机教案
第二章 热机
问题：水沸腾后会怎样？ 推动塞子的能量来自哪里？ 演示实验:
现象:软木塞冲出;管口有“白气”产生.说明: 水蒸汽对木塞做功,内能减少,它的温度下降,水蒸汽液化成小水珠.工作时：内能转化为机械能 应用：热机 种类
汽油机
柴油机 1.热机的种类
蒸气机
内燃机
汽轮机
喷气发动机
火箭等 热机：把燃料燃烧时释放的内能转变为机械能的装置。内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力 的热机。常见的内燃机：
汽油机
柴油机 2.内燃机的构造
(1)汽油机
①构造
②工作原理
③汽油机完整工作过程
(2)柴油机 ①构造 ②工作原理
(1)汽油机的构造 内燃机的 冲程和工作循环
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程 吸气冲程
进气门打开，排气门关闭。活塞由 上端向下端运动，汽油和空气组成的 燃料混合物从进气门吸入气缸。
压缩冲程
进气门和排气门都关闭，活塞向上 运动，燃料混合物被压缩，压强增 大，温度升高。机械能转化为内能。
做功冲程
在压缩冲程末尾，火花塞产生电火 花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高 压的燃气，推动活塞向下运动，并 通过
第4篇：热机教案
10.4 热机 教学目标
一、知识与技能
1.了解四冲程汽油机的基本工作原理。2.从能量转化的角度认识燃料的价值。3.了解内能的利用在人类发展史上的重要意义。4.通过能量的转化和转移，认识效率。
二、过程与方法
1.通过演示实验使学生了解可以利用内能来做功。
2.利用挂图或者模型讲解四冲程汽油机的基本结构和工作原理。3.通过阅读了解汽车的一些常识。
三、情感、态度与价值观
1.通过演示实验培养学生观察和分析问题的能力。2.通过阅读扩展学生的知识面。
教学重点：四冲程汽油机的基本工作原理。教学难点：四冲程汽油机的基本结构和工作原理。教学过程
一、引入新课
演示实验引入：加热到水沸腾的过程中，你看到了什么现象？说一说这个过程中能量是怎样转化的。酒精燃烧放出热量，通过热传递将一部分内能转移给水，水的内能增加使其温度升高至沸腾，产生大量水蒸气，水蒸气越来越多，对木塞的压力增大，最后将软木塞推出试管口，这就是水蒸气的膨胀对木塞做功，看来内能是可以做功的。热机就是把内能转化为机械能的装置，我们这节课就来认识热机。
二、新课
第5篇：热机教案
九年级物理教案（北师大版）
内燃机
教学内容：内燃机 教学目标：
1.知识与技能
①了解四冲程汽油机的基本工作原理。②了解柴油机与汽油机共同、不同之处。
2.过程与方法
①通过学习使学生了解可以利用内能来做功。
②利用教学课件讲解四冲程汽油机的基本结构和工作原理。3.情感、态度与价值观
①培养学生观察和分析问题的能力。②树立学生节能减排保护环境的价值观。教学重点：
汽油机的工作过程。教学难点：
汽油机和柴油机的做功冲程。教学准备：
内燃机示教模型，教学课件。教学过程：
一、引入新课
汽车是如何通过燃烧汽油，来获得前进的动力？
二、进行新课
内燃机：燃料在气缸内燃烧的热机。(1)汽油机
最常见的内燃机，以汽油或柴油为燃料，分别叫做汽油机和柴油机。我们首先介绍汽油机。
一、汽油机：用汽油作燃料的内燃机 ①构造（对照课件，边指示边讲解）。
进气门，排气门，火花塞，气缸，活塞，连杆，曲轴。（介绍名称的同时，介绍各部分的功能）。
冲程：活塞从气缸一端运动到另一端叫做一个冲程。②工作原理。
（边动作边讲解，并提醒学生注意观察活塞、气门、连
第6篇：热机教学反思
课题：热机
时间：2014年9月4号
成功之处：
1.从本课教学目标出发，开课时，设计了一个实验“用酒精灯给密闭在试管中的水加热”，问学生会看到什么现象，分析活塞飞出过程中的能量转化情况，内能转化成机械能；再问学生“水的内能从哪获得？”，酒精的燃烧将化学能转化为内能，通过热传递的方式传递给水。通过对这个实验的分析，向学生介绍了利用内能的两种方法。2.从能量的转化角度引入新的知识，热机，通过课件展示一些用热机获得动力的交通工具，汽车、飞机、轮船、坦克、摩托车„„使学生明白热机这一知识在生活中的应用，感受到技术进步在工业文明发展中的重要作用，从而引起他们的求知情趣。
3.先介绍了汽油机的结构，通过flash的动态演示了汽油机的工作过程，清晰、明了。详细分析了汽油机的四个冲程，每个冲程都由学生自己找出工作特点，有利于学生进行图的识别。指出汽油机实际工作时，是靠外力使曲轴和飞轮先转动起来，带动活塞运动后汽油机才自己工作。不足之处
1、没有弄清书上图中气门下方的弹簧下的的很小的一个位置是什么，回来问爱人才知道
第7篇：热机的造句
热机的造句
热机拼音
【注音】： re ji
热机解释
【意思】：各种变热能为机械能的机器的统称，如蒸汽机、内燃机、汽轮机等。
热机造句：
1、在一个真实的热机里，当然，你可以达到可逆极限。
2、就像预先期待的一样，效率小于一，当然如果我们建造一台热机，我们希望效率越高越好，尽可能接近一。
3、你们知道，我们可以设计一个由，很多很多个,循环步骤的热机，但是总可以把它分割成,一系列的绝热,和等温过程。
4、这是一个很典型的热机，我们来分析它是怎么工作的，然后得到效率和其它一些,有用物理量之间的关系。
5、让我们推广卡诺热机的.结果。
6、一个是我们已经学过的卡诺热机，另一个是任何一个其它可逆热机。
7、再来看看,不可逆热机的效率。
8、也就是说，这个热机的效率,比卡诺热机低。
9、我们先构造一个,由两个热机组成的热机，并排排列。
10、这就是说,任何可逆热机的效率都是,负T2除以。
11、现在我想做的是,举一个例子,来具体说明热机内部的循环过程，同时我们可以利用热力学定律进行计算,看看热力学参量发生了什么变化。
12、利用右
第8篇：热机循环讲稿
热机循环
热力发动机（热机）是指各种利用内能做功的机械，其原理是将燃料的化学能转化成内能再转化成机械能的机器动力机械的一类，如蒸汽机、汽轮机、燃气轮机、内燃机、喷气发动机等。热机通常以气体作为工质（传递能量的媒介物质叫工质），利用气体受热膨胀对外做功。自热机出现以来，人们一直从实验和理论上研究其效率问题。大量研究工作一方面为提高热机效率指明了的方向，另一方面推动了热学理论的发展。
【实验目的】
（1）研究热机将热转换为功的过程和原理（2）学会计算热机循环的效率（3）探索提高热机循环效率的方法
【实验原理】
热机是依靠从热源吸收热量，向低温热源释放热量来工作一种的装置。其理论基础为：
(一)理想气体方程式：PV=nRT，将热力系统视为理想气体，再经热力过程变化时，将满足理想气体方程式。
(二)热力学第一定律：热力过程的变化，由能量守恒的推导，可得：
dU = dQ-dW。dU为系统内能变化，dQ为加入系统的热能，dW为系统对外界所做的功。1.内能函数U为状态函数，故热力系统经一循环过程，末状态等于初状态，其
