1、熱機實驗熱機實驗是研究熱機和熱泵的效率，這是一個最近幾年剛開發出來的較新穎的熱學實 驗，對有關熱學知識的掌握和理解，直接影響到本實驗的成敗。最好具有熱力學三個定律、 卡諾循環等知識準備。預備知識1熱力學三定律。2、卡諾循環和卡諾熱機。3、半導體制冷方面的知識。實驗目的1 了解半導體熱電效應原理和應用，測量熱泵的實際效率和卡諾效率。2、在熱機模式下確定帕爾帖器件的實際效率，計算帕爾帖的內電阻和熱機效率。3、測量熱泵的性能系數。4、通過測量和計算，比較負載和內阻，選定最佳效率下的最佳負載。實驗原理熱力學第一定律是對能量守恒和轉換定律的一種表述方式。熱力學第一定律指出，熱能可以從一個物體傳遞給另一個

2、物體，也可以與機械能或其他能量相互轉換，在傳遞和轉換過程中，能量的總值不變。熱力學第二定律1開爾文表述：不可能從單一熱源吸取熱量，使之完全變為有用功而不引起其它變化。2、克勞修斯表述：不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體而不引起其它變化?；蛘撸簾岵豢赡茏园l地、不付代價地從低溫傳到高溫。(不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化，這是按照熱傳導的方向來表述的)不可能從單一熱源取熱，把它全部 變為功而不產生其他任何影響熱力學第三定律是對熵的論述，一般當封閉系統達到穩定平衡時，熵應該為最大值，在任何過程中，熵總是增加，但理想氣體如果是等溫可逆過程熵的變化為零，可是理想氣體實際并不存在，所

3、以現實物質中，即使是等溫可逆過程，系統的熵也在增加，不過增加的少。在絕對零度，任何完美晶體的熵為零；稱為熱力學第三定律?？ㄖZ循環(Carnot Cycle)包括兩個等溫過程和兩個絕熱過程，理想氣體體系在經歷這四 個過程后回到原點。在循環過程中每一步都是可逆的。1熱機原理（卡諾正循環）1、熱傳導2、熱機模式下最佳負載的選擇實驗內容與數據1、測量熱機效率實際效率PwPh卡諾效率ThTcTh卡諾效率和熱效率數據處理表(R 2 )冷端熱端負載實際效率卡諾效率加熱TcThVhIhPHVvPv(%)(%)檔位(K)(K)(V)(A)(W)(V)(W)1299. 15302. 953.251.013.280

4、.0660.00210.06%1.2%2299.15312. 655.661.769.960.2360.02780.27%4.3%3299.25322. 957.112.2015.60.4030.08120.52%7.0%4299.55333. 158.722.6923.50.5880.17280.74%10%5299.55342. 6511.503.5941.30.7200.25920.63%12%2、對熱機效率測量值進行修正在有負載和無負載下對應參數低溫端Tc ( C)咼溫端有負載Vv (V)無負載V s(V)Th ( C )Vh (V)Ih (A)有負載26.560.09.743.010

5、.588無負載26.560.08.422.661.491內阻為Vs Vw rVw廠 1.4910.588 c c “r0.588調整效率為FwFwiw0.5882/2 (0.588/2)23.04 廠調整6.4%PhPhPH開路9.74 3.01 8.42 2.66調整效率和卡諾效率之間的百分誤差：max偏差調整100%10 6.4 100%36%max10實際效率PwPhV2式中PwVPhVh IhR最大效率：即卡諾效率調整效率：除去損失的能量，使得調整后的實際效率接近卡諾效率。3、測量熱泵性能系數和最大性能系數實際性能系數、最大性能系數、調整性能系數和性能系數偏差Th=60.0 C ,R=

6、2 QTCTcC負載兩端K實際K最大K調正偏差Vr(V)Ir(A)Pr(W)60.028.05.591.488.271.79.419.13.2效率計算1實際性能系數：PcPh開路Pr8.42 2.66 8.27K實際1.7實際PrPr8.272最大性能系數：TCK最大"Th Tc3調整性能系數：部分功率是用在帕爾帖器件內阻上，因此，需調整，I2r必須從輸入帕爾帖器件的功率中扣除。K調整PH開路PrPrI；r22.37 8.278.27 1.482 3.079.10計算調整性能系數與最大性能系數的百分誤差:相對誤差0大產100% 曾100% 3.2%4、 在開路模式下計算帕爾貼器件的熱

7、傳導率實驗條件：Th=60.0 C ,R=2 Q 開路模式下帕爾帖器件的熱傳導率為Ph開路(xA) 8.42 2.66 0.00524KA0.0035T60.0 26.55、 選擇最佳負載電阻 (4號儀器，2007、9、19)熱機數據和測量結果R(Q)Tc/CTh/CVHI hVWPhPw0.528.050.08.212.510.15820.610.04990.24%1.028.050.08.262.520.27620.810.07620.36%1.528.050.07.902.470.35819.520.08500.43%2.028.050.08.162.540.42520.710.09030.43%2.528.050.08.172.530.48420.710.07800.37%3.028.050.08.152.520.54220.530.09790.47%3.528.050.08.152.520.57320.530.09380.45%4.028.050.07.992.450.48419.570.05850.30%4.528.050.08.002.460.62619.680.08710.42