理想气体热机循环热效率的一种测量方法
热力学循环与热机测试题
热力学循环与热机测试题热力学循环是热机工程中的一个重要概念，用来描述热机在工作过程中的能量转化方式。
熟悉热力学循环的原理和相关测试题可以帮助我们更好地理解热机工作原理并进行性能测试。
一、卡诺循环题卡诺循环是一个理想化的热力学循环，包括两个等温过程和两个绝热过程。
以下进行一个卡诺循环的计算题。
一个卡诺热机使用的工作物质是理想气体，其等温过程发生在300K和600K之间，绝热过程分别与两个等温过程相连。
求该卡诺热机的热效率。
解析：由卡诺循环的特点可知，该热机的效率只与温度有关，即热机的效率只与最低温度和最高温度有关，而与具体的工作物质无关。
因此，我们只需要根据题目给出的温度范围来计算即可。
根据卡诺循环的热效率公式：η = 1 - Tc/Th其中，Tc为最低温度，Th为最高温度。
代入题目给出的数据，我们可以得到：Tc = 300KTh = 600K将数值代入公式计算得到：η = 1 - 300/600 = 1/2 = 50%所以该卡诺热机的热效率为50%。
二、循环热机题循环热机是指在无限多步骤中运行的热机系统。
我们来看一个与循环热机相关的计算题。
一个循环热机以4.0kPa压强蒸汽驱动，工质在一个热源（高温）和一个冷源（低温）之间循环运行。
蒸汽在高温下膨胀，压强和体积变化满足 PV^1.3=常数，然后在低温下冷凝，再被水泵压回高温区，循环往复。
计算该循环热机的热效率。
解析：根据题目给出的数据和循环热机的工作原理，我们可以通过推导来确定热效率的表达式。
首先，利用题目给出的 PV^1.3=常数这个关系式，我们可以得到高温与低温之间的体积比：Vh/Vl = (Ph/Pl)^(1/1.3)其中，Vh为高温时的体积，Vl为低温时的体积，Ph为高温时的压强，Pl为低温时的压强。
接着，我们利用热力学第一定律确定热机的热效率表达式：η = 1 - (Ql/Qh)其中，Ql为低温时释放的热量，Qh为高温时吸收的热量。
由于循环热机在高温和低温之间进行循环，我们可以得到热量的表达式：Ql = mCpl(Tl-T0)Qh = mCph(Th-T0)其中，Tl为低温，Th为高温，T0为循环中的某一特定温度，m为工质的质量，Cpl和Cph分别为低温和高温下的比热容。
热力学中的热机热效率分析
热力学中的热机热效率分析热力学是研究热与能量转化关系的科学学科。
其中，热机是热能向机械能转化的装置，热效率是评价热机性能的重要指标。
本文将探讨热力学中的热机热效率分析，从宏观和微观两个角度进行深入讨论。
热效率是指热机输出的功对输入的热量的比值，通常用η表示。
它是评价热机能量转化效率的重要指标，也是评估能源利用效率的重要依据。
热机的热效率决定了其能否高效利用能源，降低能源消耗。
因此，热机热效率的分析对于能源的合理利用和环境的保护具有重要意义。
从宏观角度来看，热机热效率与热机的工作循环密切相关。
热机循环通常包括吸热、膨胀、放热和压缩四个过程。
其中，吸热和放热过程发生在热源和冷源之间，膨胀和压缩过程发生在工质内部。
热机能够高效工作的关键是在膨胀过程中将热能转化为机械能，同时尽量减少能量损耗。
通过对热机循环过程的分析，可以推导出热机的热效率表达式。
热效率的计算可以采用卡诺热机模型。
卡诺热机是一种理想化的热机，它在一定温度区间内工作，吸热过程和放热过程都是等温过程。
对于卡诺热机而言，热机热效率取决于吸热和放热温度的差异。
根据热力学第二定律，任何一个工作于两个恒温热源之间的可逆热机的效率都不会高于卡诺热机的效率。
在实际应用中，热机的热效率往往不会达到卡诺热机的效率。
这是由于热机在实际工作中存在能量损耗、不可逆性等因素。
通过对热损耗和不可逆性的分析，可以得到实际热机的热效率与卡诺热机的效率之间的关系。
可以采用热力学理论和实验结果来研究热损耗的来源和减少能量损失的方法，以提高热机的热效率。
从微观角度来看，热机热效率与分子运动和能量转移密切相关。
在热机中，能量以热的形式传递给工质的分子，使得其分子运动变得更加剧烈。
热机通过对分子运动的控制，将分子运动的无序能量转化为有序的机械能，从而实现能量的转化。
热机的热效率取决于能量转化的程度，即有多少能量被转化为机械能。
热机热效率与分子运动和能量转移的关系可以通过热力学的统计理论进行分析。
物理教学设计卡诺循环和热效率实验设计与讲解
问题解决能力
学生能够在遇到实验问题 时，积极寻求解决方案， 并能够与同学或教师进行 有效沟通和协作。
创新思维培养途径
实验方案改进
鼓励学生提出改进实验方案的建议，引导学生思 考如何优化实验过程、提高实验精度等。
学术前沿探讨
引入相关领域最新的研究成果和学术动态，引导 学生关注学术前沿，拓展学术视野。
跨学科思维训练
实验原理及步骤
步骤
1. 准备实验器材，包括热源、冷源、热机模型、测量仪表等。
2. 将热源和冷源分别连接到热机模型的对应接口上，确保连接紧密，防止热量散失 。
实验原理及步骤
3. 打开热源和冷源，使热机模 型开始工作。注意观察热机模型 的工作状态，确保其正常运行。
4. 使用测量仪表记录热源和冷 源的温度变化，以及热机模型的 输出功率和输入热量等相关数据
详细讲解卡诺循环的原理，包括理想气体 卡诺循环和实际气体卡诺循环，并介绍实 验设计的思路和方法。
热效率的定义和测量方法
实验操作和数据分析
阐述热效率的定义和意义，介绍热效率的 测量方法和实验步骤。
指导学生进行实验操作，包括实验仪器的 使用、实验数据的记录和处理等，并引导 学生进行数据分析，得出结论。
02
物理教学设计卡诺循环 和热效率实设计与讲 解
汇报人：XX 2024-01-17
目录
• 引言 • 卡诺循环基本原理 • 热效率实验设计 • 卡诺循环与热效率关系分析 • 实验教学组织与实施 • 学生能力培养与素质提升
01
引言
目的和背景
提高学生对热力学基本概念和原理的理解
通过卡诺循环和热效率实验，学生可以更深入地理解热力学中的基本概念和原理，如温度 、热量、功、热力学第一定律和第二定律等。
19秋中石油工程热力学与传热学在线作业123
第一阶段在线作业单选题 (共25道题)收起 1.（2.5分） 如果热力系统与外界之间没有任何形式的能量交换，那么这个热力系统一定是（ ）： ∙A 、开口系统 ∙B 、闭口系统 ∙C 、绝热系统 ∙D 、孤立系统我的答案：D 此题得分：2.5分2.（2.5分） 理想气体的热力学能只与（ ）有关。
∙A 、温度 ∙B 、压力 ∙C 、体积 ∙D 、功量 ∙E 、热量我的答案：A 此题得分：2.5分3.（2.5分） 理想气体的比热容只与（ ）参数有关。
∙A 、温度 ∙B 、压力 ∙C 、体积∙D、功量∙E、热量我的答案：A 此题得分：2.5分4.（2.5分）以下哪个描述适合自发过程。
∙A、一定是准平衡过程∙B、一定是可逆过程∙C、一定是不可逆过程∙D、不能反向进行的过程我的答案：C 此题得分：2.5分5.（2.5分）第二类永动机违反了以下哪个基本定律。
∙A、热力学第零定律∙B、热力学第一定律∙C、热力学第二定律∙D、不违背任何定律我的答案：C 此题得分：2.5分6.（2.5分）热力循环可分为正向循环和逆向循环，以下循环中为正向循环的是（）。
∙A、热机循环∙B、热泵循环∙C、制冷循环我的答案：A 此题得分：2.5分7.（2.5分）动力循环的经济性可用热效率来表示，热机的热效率（）∙A、可达到100%∙B、总是小于1∙C、总是大于1∙D、都有可能我的答案：B 此题得分：2.5分8.（2.5分）制冷循环的经济性可用制冷系数来表示，制冷机的制冷系数（）∙A、等于1∙B、大于1∙C、小于1∙D、都有可能我的答案：D 此题得分：2.5分9.（2.5分）热泵循环的经济性可用供热系数来表示，热泵的供热系数（）∙A、等于1∙B、大于1∙C、小于1∙D、都有可能我的答案：B 此题得分：2.5分10.（2.5分）任何可逆循环的热效率都（）卡诺循环的热效率。
∙A、大于∙B、等于∙C、小于1∙D、无法比较我的答案：D 此题得分：2.5分11.（2.5分）任何可逆循环的热效率都（）不可逆循环的热效率。
热力学中的热功与热效率
热力学中的热功与热效率热力学是研究能量转化和传递规律的科学，而热功和热效率则是热力学中两个重要的概念。
本文将从理论和应用两个方面介绍热功与热效率的含义、计算方法以及在实际中的应用。
一、热功的含义与计算方法热功是指热能转化为机械功的过程。
当一个系统从高温热源吸收热量Q1，然后向低温热源释放热量Q2时，系统所做的有效机械功就是热功。
按照热力学第一定律的能量守恒原理，热功可以表示为：热功 = Q1 - Q2其中，Q1和Q2分别表示吸热和放热的热量，以焦耳（J）为单位。
热功的计算方法简单直观，可以通过测量热量的方式得出。
二、热效率的含义与计算方法热效率是指能量转化的有效性，表示能量转化为所期望的形式的程度。
在实际应用中，能源转化通常都伴随着能量损失，而热效率就是衡量能源转化过程中净能输出与输入能量之比的指标。
热效率的计算方法与热功有着密切的关系。
设一个系统从高温热源吸收热量Q1，释放热量Q2，并做热功W，那么热效率η可以表示为：热效率 = 热功 / Q1根据热功的计算方法可知：热效率 = (Q1 - Q2) / Q1 = 1 - Q2 / Q1热效率的数值一般介于0到1之间，数值越接近1，能源转化的效率越高。
三、热功与热效率在实际应用中的意义热功和热效率在许多领域都有着广泛的应用，尤其是在能源利用和工程设计中。
在能源利用中，热功和热效率的概念十分重要。
比如燃煤发电厂，通过燃烧煤炭产生高温热量，驱动汽轮机发电。
在这个过程中，热能被转化为机械能，然后再转化为电能。
热功和热效率的计算可以评估发电厂的能源转化效率，并且为提高能源利用效率提供指导。
此外，在工程设计中，热功和热效率的概念也具有重要的意义。
例如，在制冷系统中，制冷剂通过压缩和膨胀过程完成制冷循环。
热功和热效率的计算可以指导制冷设备的选择和设计，提高制冷效果。
四、总结热功与热效率是热力学中的两个重要概念。
热功表示热能转化为机械功的过程，可以通过热量的测量计算。
热工学试题 00(1)
热工学习题（一）名词解释：1.Thermodynamics:Work is defined as the mechanical form of energy that is transferred between systems and its surrounding through boundary.2.conservation of energy principle(1)Energy can be neither created nor destroyed, it can only change forms.(2)In the nature, every substance has energy, which has different change forms. It can change from one form to another, but during the change, the total energy is unchangeable.3. closed system:energy, but not matter, can be exchanged with the environment. Examples:a tightly cappedNeither energy nor matter can be exchanged with the environment - in fact, no interactions with the environment are possible at all.4.open system:Both energy and matter can be exchanged with the environment. Example: an open cup of coffee.5 isolated system :Without any contact with the environment.过程：指热力系由一个状态变化到另一个状态时所经历的全部状态的集合。
空气热机实验报告
一、实验目的1. 理解空气热机的工作原理和循环过程。
2. 验证卡诺定理，分析热功转换效率。
3. 掌握空气热机实验的操作方法和数据处理技巧。
二、实验原理热机是一种将热能转换为机械能的装置。
空气热机以空气作为工作介质，结构简单，便于操作。
其工作原理基于卡诺循环，即通过在高温区和低温区之间进行热交换，将热能转换为机械能。
卡诺定理指出，在相同的高温热源和低温冷源之间工作的所有热机，其热效率相同，且等于高温热源温度与低温冷源温度之比。
即：\[ \eta = 1 - \frac{T_c}{T_h} \]其中，\(\eta\) 为热机的热效率，\(T_c\) 为低温冷源温度，\(T_h\) 为高温热源温度。
三、实验仪器与设备1. 空气热机探测仪2. 计算机3. 电加热器4. 力矩传感器5. 数据采集卡6. 铅笔、纸、计算器四、实验步骤1. 将空气热机探测仪连接到计算机上，并打开相关软件。
2. 将电加热器连接到空气热机的高温端，并设置加热功率。
3. 启动电加热器，并记录高温端温度的变化。
4. 使用力矩传感器测量热机的输出力矩，并记录转速。
5. 改变加热功率，重复步骤3和4，得到不同热源温度下的热机输出功率和转速。
6. 利用数据采集卡记录实验数据，并进行分析处理。
五、实验结果与分析1. 通过实验数据，绘制了nA/T与T/T1的关系图，验证了卡诺定理。
2. 在一定误差范围内，随着热端温度的升高，nA/T与T/T1的关系呈现线性变化。
3. 当热端温度一定时，输出功率随负载增大而增大，转速减小。
六、实验结论1. 空气热机实验验证了卡诺定理，即热机的热效率与高温热源和低温冷源的温度有关。
2. 空气热机的输出功率和转速与热源温度、负载等因素有关。
3. 本实验为理解和研究热机原理提供了有益的参考。
七、实验注意事项1. 实验过程中，注意安全，防止触电和烫伤。
2. 在操作电加热器时，要控制好加热功率，避免过热。
3. 实验数据要准确记录，并进行分析处理。
卡诺循环热效率
卡诺循环热效率卡诺循环热效率是衡量热力机械设备性能的重要指标之一。
它是指在卡诺循环中，热机从高温热源吸收热量，向低温环境放出一部分热量，从而完成功的比例。
热效率越高，说明设备的能量利用率越高，能够更有效地将热能转换为功。
卡诺循环是一种理想的热力循环，它由两个等温过程和两个绝热过程组成。
在卡诺循环中，热机通过高温热源（温度为Th）吸收热量，在等温过程中进行膨胀，然后通过绝热过程进行冷却，最后在等温过程中进行压缩，向低温环境（温度为Tc）放出一部分热量。
根据热力学的基本原理，卡诺循环热效率可以用以下公式表示：η = 1 - Tc / Th其中，η表示热效率，Tc表示低温环境的温度，Th表示高温热源的温度。
从上述公式可以看出，卡诺循环热效率与低温环境和高温热源的温度有关。
当低温环境的温度趋近于绝对零度（0K）时，热效率趋近于1，即最高效率。
而当高温热源的温度趋近于低温环境的温度时，热效率趋近于0，即最低效率。
卡诺循环热效率的概念对于热力机械设备的设计和优化非常重要。
通过提高高温热源的温度和降低低温环境的温度，可以提高热效率，从而提高设备的能量利用率。
同时，研究卡诺循环热效率还可以帮助人们更好地理解热力学规律和热力机械设备的工作原理。
除了卡诺循环热效率，还有其他指标可以用来评估热力机械设备的性能，例如实际热效率、绝对热效率等。
实际热效率是指实际工作过程中热机从高温热源吸收的热量与向低温环境放出的热量之比，绝对热效率是指在理想循环中与卡诺循环相同的高温热源和低温环境条件下，实际热效率与卡诺循环热效率之比。
虽然卡诺循环热效率是理论上的最高效率，但在实际应用中很难达到。
因为卡诺循环是基于理想气体的假设，并且要求过程中不产生任何热损失和摩擦损失。
而实际工程中，由于各种原因，热机往往无法完全遵循卡诺循环的工作方式，从而导致热损失和摩擦损失的产生，降低了热效率。
在实际应用中，人们通过改进热机的结构和工艺，优化热机的工作参数，以提高热效率。
8.10热机效率实验讲义
热机效率综合实验仪引言热效率实验仪可以作为热机或热泵使用，当它作为一个热机使用时，从高温热源发出来的热量通过电流流过一个负载电阻来做功，可以测出热机的实际效率而且可以与理论最大效率相比。
当它作为一个热泵时，将热量从低温热源传递到高温热源时，可以测出热泵的实际制冷系数并和理论上的制冷系数比较。
1821年，德国物理学家托马斯•约翰·•约翰塞贝克发现，当给连接在一起的不同金属加热时，就会产生电流，这一现象称为塞贝克效应，这也是热电偶的基本原理。
之后，在1834年，法国物理学家让•查尔斯•珀尔帖发现塞贝克效应的逆效应，根据电流的流向，连接在一起的金属会引起吸热或放热。
这种热电转换器被称为珀尔帖片。
本热效率实验仪是以珀尔帖片为核心构建的。
图a 帕尔帖内部结构帕尔帖片是由P型和N型半导体构成，如图a。
当P-N对的两端存在温度差时，N型半导体中的电子由热端向冷端扩散，使N型半导体的冷端带负电而热端带正电；同时P型半导体中的空穴也由热端向冷端扩散，使P型半导体的冷端带正电而热端带负电，通过金属片将P型半导体和N型半导体的热端连接起来形成P-N对，则在P型半导体的冷端和N型半导体的冷端输出直流电压，将多个P-N对串联起来就可以得到较大的输出电压，从而实现“温差发电”，如图b。
当给帕尔帖片通直流电流时，根据电流方向的不同，将在一端吸热，在另一端放热，从而实现“制冷”。
图b 发电过程图c 制冷过程帕尔帖片虽然效率低，但可靠性高，不需要循环流体或移动部件。
典型的应用如卫星电源和远程无人气象站等。
实验原理热机热机是利用一个高温热源和一个低温热源的温差来做功。
对于热效率实验仪，热机是利用电流通过一个负载电阻来做功，做功最终产生的热量，被负载电阻所消耗（焦耳热）。
热机原理如图1所示，根据能量守恒定律（热力学第一定律）得出C H Q W Q +=热机的热输入等于热机所做的功加上向低温热源的排热量。
热机TcT hW热端QcQ h冷端图1 热机实际效率热机的效率定义为HQ W e =如果把所有的热输入转换成有用功，热机的效率就会为1，因此它的效率总是小于1的。
ch.1-9 理想气体的卡诺循环
2019年4月16日星期二
第一章 热力学的基本规律
2．卡诺循环的效率
在等温过程A→B中，理想气体吸收的热量为
VB Q1 nRT1 ln VA
(1.9.3)
在等温过程3→4中,放出的热量为
VC Q2 nRT2 ln VD
2019年4月16日星期二
(1.9.4)
利用绝热过程B→C和D→A的过程方程
2．循环的分类：正循环和逆循环
如果一个循环过程是准静态 过程，我们就可以将该过程在p－ V图中用一封闭曲线表示出来，如 图1－6所示。
图 1－ 6
若过程进行的方向是顺时针的，叫正循环，与热机对应； 若过程进行的方向是逆时针的，叫逆循环，与致冷机对应。
2019年4月16日星期二 第一章 热力学的基本规律
Sadi Carnot
2019年4月16日星期二
第一章 热力学的基本规律
“热不过是动力，或者更确切地说，不过是改变了形式
的运动。动力是自然界的一个不变量，动力既不能创造也 不能消失。” —— 卡诺
按照理想热机的这些要求，它 的循环过程只能由两个无摩擦的准静 态等温过程和两个无摩擦的准静态绝 热过程所组成。我们称这样的循环为 卡诺循环(Carnot cycle)。 如图1－7所示，在p-V图中，卡 诺循环用两条等温线和两条绝热线来 表示。
Q2 W
(1.9.2)
其中，Q2 是系统在一次循环中从低温处吸取的热量； W 是在该循环过程中外界对系统所做的功。
2019年4月16日星期二
Q1
致冷机
W
Q2
低温热源T2
致冷机的示意图
2019年4月16日星期二 第一章 热力学的基本规律
图6 16
热力学中的热机与热效率
热力学中的热机与热效率热力学是研究能量转化和能量传递方面的一门科学。
在热力学中，热机是一种将热能转化为机械能的装置，而热效率则是用来衡量热机能量转化效果的指标。
本文将介绍热力学中的热机和热效率，并探讨其在能源利用和工程应用中的重要性。
一、热机的定义与类型热机是一种能够将热能转化为机械能的装置。
根据热机工作原理的不同，热机可以分为内燃机、蒸汽机和热泵等几类。
内燃机是一种利用燃料在活塞上的燃烧过程产生的高温和高压气体推动活塞运动从而产生机械能的装置。
内燃机主要包括汽油机和柴油机等。
蒸汽机是一种利用水蒸气的膨胀能推动活塞或转子从而产生机械能的装置。
蒸汽机广泛应用于发电厂和工业生产中。
热泵是一种利用外界热源传递热量的方式将低温热源转化为高温热源的设备。
热泵广泛应用于冷暖空调系统和制冷领域。
二、热效率的定义与计算方法热效率是衡量热机能量转化效果的指标，通常用来表示所转化的机械能与输入的热能之间的比例关系。
热效率越高，说明热机的能量转化越有效率。
计算热效率的方法根据热机类型不同而有所差异。
对于内燃机和蒸汽机等热力循环式热机，通常采用卡诺热机效率来计算。
卡诺热机效率是指在给定温度下，热机从高温热源吸收热量，向低温热源排放热量，从而获得的机械能与所吸收的热量之间的比例关系。
卡诺热机效率可以用以下公式表示：η = 1 - Tc/Th其中，η表示热机的效率，Tc表示低温热源的温度，Th表示高温热源的温度。
对于热泵而言，热效率一般采用综合性能系数（COP）来表示。
COP是指热泵输出的热量与输入的电能之间的比例关系。
COP可以用以下公式表示：COP = Qh / W其中，COP表示热泵的性能系数，Qh表示热泵输出的热量，W表示热泵输入的电能。
三、热机与热效率在能源利用中的重要性热机和热效率在能源利用中扮演着重要角色。
高效的热机能够将燃料或热能转化为机械能，提高能源利用效率，减少能源浪费。
在发电厂中，蒸汽机被广泛应用于热能转化为电能的过程中。
工程热力学试卷及答案
工程热力学试卷及答案【篇一：工程热力学1期末试题+答案】txt>一、简答题（共30分）1、图1中循环1-2-3-a-1和循环1-b-3-4-1都是不可逆循环。
有人判断循环1-2-3-a-1的热效率高于循环1-b-3-4-1的热效率，你是否同意他的说法，为什么？（10分）2、有一种热机，以水蒸气为工质，循环的高温热源温度为1200 k，低温热源温度为300 k，循环的热效率?t。
现将循环工质改成理想气体，则循环的热效率?t与原循环热效率比较将发生什么样的变化？为什么？（10分）图13、“水蒸气的朗肯循环中乏汽在冷凝器中凝结释放出大量热量，有人提出将汽轮机排出的乏汽直接送回锅炉可提高水蒸气循环的热效率。
”请据热力学基本定律出发评估这种观点。
（10分）二、计算题（共70分）1、一种切割工具利用从喷嘴射出的高速水流切割材料，供水压力为200kpa、温度20℃，喷嘴内径为0.002m时，射出水流温度20℃，压力100kpa，流速1000m/s，已知在200kpa、20℃时，v?0.001002m3/kg，假定可近似认为水的比体积不变，求水泵功率。
（10分）图2若膨胀过程持续到5（p5 = p1），画出循环t-s图，并分析循环热效率提高还是下降。
（10+5+5分）4、空气在轴流压缩机中被绝热压缩，压力比为4.2，初终态温度分别为30℃和227℃。
若空气作理想气体，比热容取定值, 气体常数rg=287j/(kg?k)；cp=1005j/(kg?k)。
试计算（1）压气机的绝热效率；（2）压缩过程的熵变和作功能力损失（t0 = 20℃）（10+5分）。
5、利用水蒸气取暖，进入散热器的湿饱和水蒸气温度为100℃，x?0.85，流出时为饱和水，散热器内近似压力不变。
若为维持室内温度恒定为20℃需供热72000kj/h。
求：（1）水蒸气的流量(kg/s)；（2）以散热器为系统，求过程的熵变、熵流、熵产及?损失，环境大气温度为0℃（7+8分）。
热力学卡诺循环与理想气体的内能变化
热力学卡诺循环与理想气体的内能变化热力学卡诺循环是理论热机中效率最高的循环过程，其内能变化是了解和研究热力学系统的重要内容之一。
本文将对热力学卡诺循环和理想气体的内能变化进行探讨，以便更好地了解它们之间的关系。
一、热力学卡诺循环简介热力学卡诺循环是由法国物理学家卡诺提出的热力学循环，它是一种无限可逆循环，由两个等温过程和两个绝热过程组成，以实现最大的热效率。
在热力学卡诺循环中，热机通过与两个不同温度的热源接触，在高温热源中吸收热量，在低温热源中放出热量，并通过内能变化进行工作。
二、理想气体的内能变化理想气体是研究热力学过程和热机循环的基本模型之一。
在理想气体的内能变化中，主要涉及到气体的热容和温度的变化。
1. 热容与内能热容是指单位质量（或摩尔）气体温度升高单位度时所需吸收的热量，它与气体的内能密切相关。
根据理想气体的状态方程，可以得到理想气体的热容与温度的关系式。
2. 温度变化与内能理想气体在温度变化的过程中，其内能也会发生相应的变化。
根据热力学第一定律，气体的内能变化等于吸收的热量减去对外做功的量。
因此，在温度升高的过程中，理想气体的内能会增加；而在温度降低的过程中，理想气体的内能会减少。
三、热力学卡诺循环中的内能变化热力学卡诺循环中，高温热源与低温热源的温度差是实现热效率最高的关键因素。
而内能变化则与热效率的计算密切相关。
1. 高温等温过程在热力学卡诺循环的高温等温过程中，理想气体从高温热源吸收热量，同时内能发生变化。
根据理想气体的状态方程和热容公式，可以求解得到高温等温过程中的内能变化。
2. 绝热过程中的内能变化在热力学卡诺循环的绝热过程中，理想气体不与外界发生热量交换，内能只通过对外做功的方式改变。
根据绝热过程的定义，可以得到绝热过程中的内能变化。
3. 低温等温过程在热力学卡诺循环的低温等温过程中，理想气体向低温热源放出热量，内能也会相应发生改变。
根据理想气体的状态方程和热容公式，可以计算得到低温等温过程中的内能变化。
热工基础的题目库(带答案)
热工基础题库一、选择题基本概念1.与外界只发生能量交换而无物质交换的热力系统称为。
BA、开口系统B、闭口系统C、绝热系统D、孤立系统2.与外界既无能量交换又无物质交换的热力系统称为。
DA、开口系统B、闭口系统C、绝热系统D、孤立系统3.开口系统与外界可以有。
DA、质量交换B、热量交换C、功量交换D、A+B+C4.与外界有质量交换的热力学系统是：AA、开口系统B、闭口系统C、绝热系统D、孤立系统5.下列与外界肯定没有质量交换但可能有热量交换。
BA、绝热系统B、闭口系统C、开口系统D、孤立系统6.实现热功转换的媒介物质称为。
CA、系统B、气体C、工质D、蒸气7.工质应具有良好的和。
AA、流动性/膨胀性B、耐高温性/导热性C、耐高压性/纯净D、耐腐蚀性/不易变形8.若闭系处于热力学平衡状态，则内部工质的处处一致。
AA、压力和温度B、压力和比容C、比容和温度D、压力、温度和比容9.稳定状态是平衡状态，而平衡状态是稳定状态。
BA、一定/一定B、不一定/一定C、一定/不一定D、不一定/不一定10.均匀状态是平衡状态，而平衡状态是均匀状态。
CA、一定/一定B、不一定/一定C、一定/不一定D、不一定/不一定11.下列组参数都不是状态参数。
CA、压力；温度；比容B、内能；焓；熵C、质量；流量；热量D、膨胀功；技术功；推动功12.下列组参数都是状态参数。
AA、焓；熵；比容B、膨胀功；内能；压力C、热量；比热；温度D、技术功；动能；位能13.下列答案是正确的。
BA、10℃=43.8℉=285.15KB、10℃=50℉=283.15KC、10℃=40.2℉=285.15KD、10℃=42℉=283.15K14.摄氏温度变化1℃与热力学绝对温度变化1K相比，有。
BA、前者大于后者B、两者相等C、后者大于前者D、不一定15.摄氏温度变化1℃与华氏温度变化1℉相比，有。
BA、前者大于后者B、两者相等C、后者大于前者D、不一定16.若大气压力为100KPa，真空度为60KPa，则绝对压力为。
热机与热效率
热机与热效率热机是一种将热能转化为机械能或者其他可利用能量的装置。
其基本原理是热机通过热能流动使工作物体完成循环过程，从而实现能量转化。
而热效率则是衡量热机能够将热能转化为有用功的比例，是热机性能的重要指标之一。
一、热机的基本工作原理热机的基本工作原理是根据热力学第一定律，即能量守恒定律。
它包括了四个基本过程：热量吸收、做功、放热和做无用功。
1. 热量吸收：热机在循环过程中吸收热量，使工作物体的温度升高。
根据热力学的理论，热机吸收的热量可以用QH表示。
2. 做功：热机将部分吸收的热能转化为机械能，即通过压缩气体或者其他方式使工作物体做功。
这部分能量的大小可以表示为W。
3. 放热：在热机的工作过程中，热能的一部分会被放出，使工作物体的温度下降。
释放的热量可以用QC表示。
4. 做无用功：在热机的循环过程中，由于热熵增加，不可避免地会有一部分能量转化为无用功。
这部分能量的大小可以用Wdiss表示。
二、热效率的定义与计算热效率是衡量热机能够将热能转化为有用功的比例，通常用η表示。
热效率的定义如下：η = W/QH其中，W为热机做的功，QH为热机吸收的热量。
热效率的计算可以通过测量热机在循环过程中的热量和功来进行。
通过实验或者理论计算，可以确定热机的热效率，从而评估其性能优劣。
三、提高热效率的方法提高热效率是热机设计与改进的重要目标之一。
以下是几种常用的提高热效率的方法：1. 提高工作物体的温度：根据热力学的基本原理，温度差是热能转化为有用功的重要推动力。
因此，提高工作物体的温度可以有效提高热效率。
2. 减少做无用功：减少热机在循环过程中做无用功的损失是提高热效率的关键。
通过改进热机的结构和工作原理，减少能量的损耗，可以有效提高热机的热效率。
3. 提高工作物体的材料与设计：选择合适的材料和优化设计，可以提高工作物体的热传导效率和机械效能，从而提高热机的热效率。
4. 热回收和再利用：通过热回收和再利用技术，将热机在放热过程中产生的废热转化为其他形式的能量，可以进一步提高热效率。
热工基础考试题库1
试卷一一、选择（本大题 16 分，每小题 2 分）1.某系统经过一个任意不可逆过程达到另一状态，表达式（）正确。
(a) ds ＞ dq/T （ b ） ds ＜ dq/T （ c ） ds=dq/T2.处于平衡状态的简单可压缩热力系统，其状态参数间的关系正确的是（）。
(ρ为密度 ) 。
(a)F=F(ρ,v,T) （ b ） F=F(ρ,v,P) （ c ） F=F(ρ,P,T)３．用压力表测量容器内氧气的压力，压力表读数为 25bar 。
已知当地大气压力为 1bar ，则氧气的真实压力为（） bar 。
(a) 26 （ b ） 25 （ c ） 24４．在 p － v 图上，经过同一状态点的理想气体等温过程线斜率的绝对值比绝热过程线斜率的绝对值（）(a) 大（ b ）小（ c ）相等（ d ）可能大，也可能小５．理想气体 1kg 经历一不可逆过程，对外做功 20kJ 放热 20kJ ，则气体温度变化为（）。
(a) 提高（ b ）下降（ c ）不变６．同一理想气体从同一初态分别经定温压缩、绝热压缩和多变压缩（ 1<n<k ）到达同一终压，耗功最小的是（）压缩过程(a) 定温压缩（ b ）绝热压缩（ c ）多变压缩（ 1<n<k ）７．理想气体等温过程的技术功为（）(a) h 1 -h 2 （ b ） 0 （ c ）（ d ） v(p 1 =p 2 )８．理想气体绝热流经节流阀，节流后稳定截面处的焓值（）(a) 升高（ b ）降低（ c ）不变（ d ）无法确定二、判断正误（划“√”或“×”号）（本大题 16 分，每小题 2 分）1.系统从外界吸收热量，温度一定升高（）。
2.在热力循环中，如果工质不向冷源放热，则该循环的热效率可以达到 100% （）。
3.沸腾状态的水总是烫手的。
( )4.蒸汽抽汽回热循环每级抽汽量越大，循环热效率越大。
( )5.绝热过程一定是定熵过程。
《工程热力学与传热学》第一次作业
B、一定是可逆过程
C、一定是不可逆过程
D、不能反向进行的过程
我的答案：C 此题得分：2.5分
5.（2.5分） 第二类永动机违反了以下哪个基本定律。
A、热力学第零定律
B、热力学第一定律
C、热力学第二定律
D、不违背任何定律
×
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第一阶段在线作业
单选题 (共25道题)
收起
1.（2.5分） 如果热力系统与外界之间没有任何形式的能量交换，那么这个热力系统一定是（ ）：
A、开口系统
B、闭口系统
C、绝热系统
D、孤立系统
我的答案：D 此题得分：2.5分
2.（2.5分） 理想气体的热力学能只与（ ）有关。
A、等于1
B、大于1
C、小于1
D、都有可能
我的答案：B 此题得分：2.5分
10.（2.5分） 任何可逆循环的热效率都（ ）卡诺循环的热效率。
A、大于
B、等于
C、小于1
D、无法比较
我的答案：D 此题得分：2.5分
11.（2.5分） 任何可逆循环的热效率都（ ）不可逆循环的热效率。
C、沸水可用能多
D、无法比较
我的答案：C 此题得分：2.5分
19.（2.5分） 若组成热力系统的各部分之间没有热量传递，热力系统将处于热平衡状态。此时热力系统内部一定不存在（ ）。
A、温度差
B、压力差
C、化学反应
D、两相共存
我的答案：A 此题得分：2.5分
A、大于
B、等于
C、小于1
D、无法比较
【最新】热机循环实验报告-精选word文档 (12页)
（1） 实际性能系数：K实际＝
PCPH开路－PR8.42?2.66?8.27
???1.7 PRPR8.27
（2）最大性能系数：K最大＝
TC
TH?TC
2
（3）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，Ir必须从输入帕尔帖器件的功率中扣除。
K调整＝
PH开路－PRPR?Ir2r
?
调整效率和卡诺效率之间的百分误差：
??max??调整10?6.4
偏差＝?100%??100%?36%
?max10
实际效率??
Pw
PH
Vw2
, PH?VH?IH 式中Pw?R
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℃,R=2Ω）
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动是不同步的，当某一活塞处于位置极值时，它本身的速度最小，而另一个活塞的速度最大。
图1 空气热机工作原理
卡诺效率和热效率数据处理表 (R?2?)
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
内阻为
r?
Vs?Vw1.491?0.588R??2?3.07? Vw0.588
调整效率为
2
?PWPW?Iwr0.5882/2?(0.588/2)2?3.04
?调整＝???6.4%
?PH?P
H开路PH9.74?3.01?8.42?2.66
预备知识
初三物理热机循环过程分析
初三物理热机循环过程分析热机循环是热力学领域中一个重要的概念，也是物理学中热能转换的基本原理之一。
本文将对初三物理热机循环过程进行详细的分析。
热机循环是指通过吸热和放热两个过程，将热能转化为机械能的过程。
热机循环通常包括四个基本过程：吸热过程、等温过程、放热过程和等温过程。
接下来，我们将对这四个过程进行逐一分析。
1. 吸热过程吸热过程是指热机从外界吸收热能的过程。
在初三物理中，我们经常遇到的吸热过程有加热压缩空气的过程。
当气体被加热时，分子的平均动能增大，气体的温度也随之升高。
在吸热过程中，不仅要考虑能量转化，还需要注意气体的性质变化。
2. 等温过程等温过程是指气体保持恒定温度的过程。
在初三物理中，我们通常会遇到等温膨胀和等温压缩两种过程。
在等温过程中，气体的温度不变，但压力和体积会发生变化。
根据理想气体定律，当气体的温度不变时，气体的压力与体积成反比。
3. 放热过程放热过程是指热机向外界释放热能的过程。
在初三物理中，我们经常遇到的放热过程是气体的冷却过程。
当气体被冷却时，分子的平均动能减小，气体的温度也随之降低。
在放热过程中，同样需要考虑能量转化和气体的性质变化。
4. 等温过程等温过程同样是指气体保持恒定温度的过程。
与前面所述的等温过程类似，等温过程中气体的温度不变，但压力和体积会发生变化。
根据理想气体定律，当气体的温度不变时，气体的压力与体积成反比。
通过以上四个基本过程的循环反复，热机可以不断地将热能转化为机械能，从而实现工作的目的。
在实际应用中，热机循环的效率是一个重要的指标，通常用热效率来衡量。
热效率是指热机输出的功与输入的热量之比，可以通过以下公式计算：热效率 = 输出功 / 输入热量通过优化热机循环过程，提高热机的热效率，可以使能源得到更有效的利用，降低能源的消耗和污染。
总结起来，初三物理中的热机循环过程分为吸热过程、等温过程、放热过程和等温过程。
通过这四个基本过程的循环反复，热机可以将热能转化为机械能。
工程热力学期末复习题1答案
一、判断题：1. 平衡状态一定稳定状态。
2。
热力学第一定律的实质是能量守恒定律；3．公式d u = c v d t 适用理想气体的任何过程。
4．容器中气体的压力不变则压力表的读数也绝对不会改变。
5．在T-S 图上，任意二条可逆绝热过程线不能相交。
6．膨胀功与流动功都是过程的函数.7．当把一定量的从相同的初始状态压缩到相同的终状态时,以可逆定温压缩过程最为省功。
8．可逆过程是指工质有可能沿原过程逆向进行，并能恢复到初始状态的过程。
9。
根据比热容的定义式T q d d c，可知理想气体的为一过程量;10. 自发过程为不可逆过程，非自发过程必为可逆过程；11．在管道内作定熵流动时,各点的滞止参数都相同。
12．孤立系统的熵与能量都是守恒的。
13．闭口绝热系的熵不可能减少.14．闭口系统进行了一个过程,如果熵增加了，则一定是从外界吸收了热量。
15．理想气体的比焓、比熵和比定压热容都仅仅取决与温度.16．实际气体绝热节流后温度一定下降。
17．任何不可逆过程工质的熵总是增加的，而任何可逆过程工质的熵总是不变的。
18。
不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率；19．混合气体中质量成分较大的组分，其摩尔成分也一定大。
20．热力学恒等式du=Tds —pdv 与过程可逆与否无关。
21．当热源和冷源温度一定，热机内工质能够做出的最大功就是在两热源间可逆热机对外输出的功。
22．从饱和液体状态汽化成饱和蒸汽状态，因为气化过程温度未变,所以焓的变化量Δh=c p ΔT=0。
23．定压过程的换热量q p =∫c p dT 仅适用于理想气体，不能用于实际气体.24．在p －v 图上,通过同一状态点的定熵过程的斜率大于定温过程的斜率.25. 压缩过程耗功是体积膨胀功，压气机耗功是技术功；26．供热量一定，用电炉取暖与用热泵式空气取暖耗电量一样多.27．渐缩喷管出口截面参数不变，背压提高，则喷管流量下降。
28．工质在变截面管道内流动，管道的最小截面即为临界截面。
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理想气体热机循环热效率的一种测量方法
d_S=〖δq〗_re/T=（d_h-vd_p）/T
对理想气体，d_u=c_v d_T，d_h=c_p d_T，pv=R_gT，代入上式得：
d_S=c_v d_T/T+R_g d_v/v-------1-1
d_S=c_p d_T/T?R_g d_p/p-------1-2
u为比热力学能，单位为J/k_g；c_v 、c_p为气体等容比热容和等压比热容，单位是J/（k_g·K）；R_g为气体常数，单位是J/（k_g·K）；p为气体绝对压力机循环热效率的测量
侧量设备：温度传感器、压力传感器
测量步骤：
3.3.1.确定热机循环的理想气体的定容比热容c_v和定压比热容c_p及k=c_p/c_v。
3.3.2.利用温度传感器和压力传感器间隔一定的时间?t测量热机循环的温度T和
压力p，测量次数为n，n??t必须大于等于一次热机循环的时间（在温度传感器和
压力传感器允许的情况下?t应尽可能小，?t越小，测定的热机循环热效率越精
确）。
3.3.3.把第一次测量的压力p当做p_1，将测量的温度T和压力p代入1-10，计算出s+s_c。
次数n 1 2 3 …k …n
温度T T_1 T_2 T_3 …T_k …T_n
压力p p_1 p_2 p_3 …p_k …p_n
γ=p/p_1γ_1=1γ_2γ_3…γ_k…γ_n
s+s_c s_1 s_2 s_3 …s_k …s_n
3.3.
4.以s+s_c为横坐标，温度T为纵坐标绘图，如图5。
3.3.5.T-（s+s_c）图与温度和比熵的T-s图相比，只是在横坐标上左移或右移了s_c，因此可用T-（s+s_c）图代替温度和比熵的T-s图计算理想气体热机循环的热效率，由1-9，可得理想气体热机循环的热效率为η =A_1/（A_1+A_2 ）（这里的热效率只是近似值，其精确度与测量间隔时间?t有关，?t越小、T-（s+s_c）图绘制越精确，所得出的理想气体热机循环的热效率也越准确）。
注：本文关于理想气体热机循环热效率的侧量方法是一种近似测量，其精确度与测量间隔时间?t有关，?t越小、T-（s+s_c）图绘制越精确，所得出的理想气体热机循环的热效率也越准确。
参考文献：
[1]《热工基础》P_6～P_66 主编于秋红
[2]《发动机原理》P_1～P_16 编著林学东。