热机论文
《热机的效率》探索热机,效率为王
《热机的效率》探索热机，效率为王在我们的日常生活中，热机扮演着至关重要的角色。
从汽车的发动机到发电厂的大型机组，热机的身影无处不在。
然而，你是否真正了解热机的效率呢？要理解热机的效率，首先得明白什么是热机。
简单来说，热机是一种将内能转化为机械能的装置。
比如，汽车的内燃机就是通过燃烧燃料，使燃料中的化学能转化为热能，然后再将热能转化为推动汽车前进的机械能。
那么，为什么我们要如此关注热机的效率呢？这是因为热机的效率直接关系到能源的利用和环境的保护。
想象一下，如果热机的效率很低，我们就需要消耗大量的燃料来获得相同的机械能。
这不仅意味着我们要花费更多的钱来购买燃料，还会导致更多的能源被浪费。
而且，燃烧大量的燃料还会产生大量的废气和污染物，对环境造成严重的破坏。
热机的效率通常用百分比来表示，它等于热机输出的有用功与输入的总热量之比。
例如，如果一台热机输入了 100 焦耳的热量，而输出的有用功是 30 焦耳，那么它的效率就是 30%。
影响热机效率的因素有很多。
首先是燃料的燃烧效率。
如果燃料不能充分燃烧，就会有一部分化学能没有被释放出来，从而降低了热机的效率。
为了提高燃料的燃烧效率，工程师们想出了很多办法，比如改进燃烧系统、提高燃油的喷射压力和优化进气系统等。
其次是热机的散热损失。
在热机工作的过程中，会有大量的热量通过各种方式散失到周围环境中。
比如，汽车发动机的气缸壁会向外散热，这部分散失的热量无法转化为有用功，从而降低了热机的效率。
为了减少散热损失，热机通常会采用隔热材料来包裹关键部件，以减少热量的散失。
再者是机械摩擦损失。
热机内部的各个部件在运动时会产生摩擦，这会消耗一部分能量，从而降低热机的效率。
为了减少机械摩擦损失，工程师们会采用高质量的润滑油、优化零部件的设计和制造工艺等。
另外，还有废气能量损失。
在热机的排气过程中，废气仍然具有一定的能量，但这部分能量往往无法被回收利用，从而造成了能量的浪费。
为了减少废气能量损失，一些新型的热机技术正在研发中，比如涡轮增压技术和废气再循环技术等。
热机的作文
热机的作文
早在古代，中国人就利用热机这种发明将自然力学所产生的能量转化为机械能和热能，来完成日常工作。
热机是由四个部分组成：点燃设备，炉子，动力机构和输出机构。
热机的发明开启了人类进入机械时代的大门，使人类生活得到了全面改善，特别是在交通出行和工业领域取得了令人瞩目的成就。
从古至今，热机在人类社会发展过程中起到了重要的作用。
首先，热机为交通运输提供了有力的动力支持。
热机发动机是今天世界上最常用的动力，它们驱动火车、汽车、船只以及其他运输工具前进。
此外，热机有助于促进工业供给模式的变革，可以替代人力进行大规模的生产加工，完成无论是小规模的还是大规模的劳动，比如冶炼、熔炼、钻探、组装等。
除了上述应用外，热机还可用于生活的各个方面，如使用热机发电源可以为家庭供电，使家庭将火把替换成电灯，大大提高了人们的生活质量;此外，热机还可以用于地源热泵和其他热利用技术，直接
转化太阳能和地热等自然能源，改善人们的住宅环境，为人们提供家庭娱乐、健身和洗浴设备等服务。
今天，热机技术发展得如此迅猛，人类又经历了一个跨越时空的飞跃，处于一个全新的历史时期，科学技术的进步让人们的生活水平得到了很大的提升，热机的发明就是其中不可或缺的成就。
虽然热机由其结构定义的某些特性使其有致命的缺点，但它仍然是一项用来利用动能的伟大发明，热机在世界上仍然有着广泛的应用。
总而言之，热机对人类社会的发展有着重要的作用，它的发明是人类历史上的一项巨大的成就，将继续影响我们的生活方式和未来社会的发展。
热工学论文
热机的发展史及车用内燃机的展望车辆一班222012322220097陈冬雨摘要：热机的发明给人类带来了第一次工业革命，内燃机是机动车辆的心脏,本文简要介绍了热机的发展历程,指出了车用内燃机的发展方向。
关键词：热机、发展史、展望0.引言热机是利用燃料燃烧时产生的能量对外做功的机器。
是依靠由某些热力学过程组成的特定热力学循环进行工作的。
1.热机的工作原理及分类1.1热机的工作原理：热机的工作原理：由内能通过做功转化为机械能（例：酒精燃烧，化学能转化为内能，热量传给水，水沸腾后将瓶塞顶出去，水蒸气的一部分内能转化为瓶塞的机械能。
）。
1.2热机的分类：热机包括蒸汽机、汽轮机、燃气轮机、内燃机、喷气发动机等利用燃料燃烧时产生的能量对外做功的机器。
热机是依靠由某些热力学过程组成的特定热力学循环进行工作的。
在加热过程中燃料燃烧向热机供入热量Q1而在放热过程中热机向冷源放出热量Q2。
循环中所作的功为ΔWQ1Q2由于Q1>Q2热机在循环过程中对外做功。
热机的种类很多按传递能量的媒介质即工质接受燃料释放能量的方式可以分为两大类内燃机和外燃机。
内燃机中燃料在热机内部燃烧生成的气体就是热机的工质。
外燃机中燃料在热机外部燃烧能量通过热交换器传给工质如蒸汽。
不论是属于外燃机的蒸汽机还是属于内燃机的汽油机、柴油机等它们都是靠工质在气缸内膨胀推动活塞往复运动实现对外作功的都可称为往复式热机。
汽轮机汪克尔转子发动机等则是靠工质推动叶轮或转子回转运动实现对外作功的故称为回转式热机。
燃气轮机属于内燃式热机其作功方式与汽轮机相同因此称为回转式内燃机。
这些热机都是依靠高温高压工质推动某个部件作功的。
20世纪50年代才发展起来的涡轮喷气发动机、冲压喷气发动机和火箭发动机按工质接受热量的方式也应属于内燃机但其作功是依靠燃料燃烧产生的高温气体喷射所产生的反作用力所以称为喷气发动机。
2.热机的发展史人类很早就对热有所认识，并加以应用。
但是将热力学当成一门科学且有定量的研究，则由17世纪末开始的，也就是在温度计制造的技术成熟以后，才真正开启了对热力学的研究。
热机的作文
热机的作文
热机作为一种力学装置，其发展历史可以追溯到几百年前，它被用于发电、烧煤和柴火等目的，为工业和农业发展打开了新的里程碑。
本文将聚焦热机的发展及其对社会发展的影响，以及它在现代社会的重要性。
热机的发展史可追溯至18世纪，当时，它被用于通过发电机发电或通过柴火或烧煤发电。
当时，它只有一个目的，那就是发电。
在19世纪末和20世纪初，热机发展变得激烈，人们开始把热机用于改变地形、创造化学能源和发电等用途，有助于加快工业和农业发展。
热机发展对社会发展也产生了巨大影响。
它极大地推动了工业及农业的发展，帮助人们在工业生产和农业生产中利用新的科技，改进产品的质量，提高生产率，改善人们的生活。
另外，热机的发展促进了人们对电力的利用，从而向全球提供了更加可靠的电力供应，使电力更加便捷、安全可靠。
从现代角度来看，热机还在发挥重要作用。
热机仍然是一种装置，它可以用来提供热量，以便电厂产生电力，以及其他用途。
它也是一种有效的能源，可以为农业提供能源，具有低成本、易于操作和维护的优势。
此外，热机也可以使用更新的技术，例如可再生能源，以减少对环境的污染。
总之，热机的发展给社会带来了巨大的影响，从广泛的角度来看，热机仍然发挥着重要作用。
它在节能方面也具有重要作用，可以帮助社会节省大量能源，从而节约经济成本。
它也可以用来推动可持续发
展，为社会发展提供更加可持续的能源。
空气热机实验论文报告
空气热机试验摘要：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;卡诺循环引言: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。
热机的污染与治理_九年级作文
热机的污染与治理_九年级作文热机的污染与治理江西省南昌市南昌市豫章中学初三(1)班李博阳热机是利用燃料燃烧产生的热能来做功的机器，是人类的伟大发明之一。
热机的出现，给人类带来了极大的便利，同时也带来了一些问题。
热机的主要燃料有两大类：煤和石油产品。
其中，以煤为燃料的热机在燃烧时会生成烟气、粉尘、二氧化硫等污染物，而且由于化学反应还会产生新的污染物。
而以石油产品为燃料的热机则会生成二氧化氮、臭氧等，对人体造成极大的危害。
在这些污染物中，二氧化硫进入大气层后，与水蒸汽结合，生成酸雨。
我国有30%以上国土处于酸雨区，每年由于酸雨造成的经济损失达数百亿元。
而二氧化氮是一种毒性很强的腐蚀剂，被吸入肺内时，生成亚硝酸和硝酸，导致胸闷、咳嗽、气喘甚至肺气肿。
而且，热机工作时会产生大量热量，造成热岛现象，导致城市中心温度升高3－4度。
不仅如此，热机采用的燃料大多是不可再生资源，如煤、石油等，加速了这些资源的消耗。
值得庆幸的是，人们已意识到了这些危害的严重性，并采取了相应的措施。
在天津市，空气中二氧化硫和二氧化氮年均值分别比去年下降了9.2%和13.2%。
越来越多的人不开汽车，改骑自行车上班。
国家政府加强了对空气排污的管理，关闭大量违规排放的小煤矿。
我相信，未来的世界将变得越来越美好。
投稿:2005-10-23 21:42:52写诗歌的作文在诗歌王国里漫步步在诗歌的王国里，我遇见他，一个生性豪放，诗词豪放的他一一苏轼！他伫立在江畔，面对着涛涛江水，他感叹着“大江东去浪淘尽”的无奈；他带着千骑卷平冈，日：会挽雕弓如满月，西北望，射天狼；在妻子死亡十年时，他叹道：十年生死两茫茫，不思量，自难忘，千里孤坟无处话凄凉。
那是我见过的最苍凉的他，他流着泪，对着妻子的灵位倾诉自己的思念，以往豪放的姿态全无，汉子也有情。
漫步在诗歌的王国里，我遇见他，一个在政场上失意，却又放荡不羁的他一一李白！他明明因失意而“举杯销愁”，却说“明朝散发弄扁舟”；他满腹才华，却郁郁不得志，他安慰自己“天生我才必有用，千金散尽还复来”，他对自己的遭遇并不灰心，而道“长风破浪会有时，直挂云帆济沧海”。
斯特林热机风扇热管CPU散热器设计毕业设计(论文)
重庆大学本科学生毕业设计（论文）斯特林热机风扇热管CPU散热器设计摘要斯特林热机是一种高效、清洁的外燃机。
随着全球能源与环保的形势日趋严峻，斯特林热机由于其具有多种能源的广泛适应性和优良的环境特性已越来越受到重视，在水下动力、太阳能动力、空间站动力、热泵空调动力、车用混合推进动力等方面得到了广泛的研究与重视，并且已得到了一些成功的应用。
这些使得斯特林热机可能成为21世纪重要的动力装置之一。
本文基于当前CPU散热指标，以斯特林热力循环原理为理论指导，设计了一个小型斯特林发动机，并运用有限时间热力学研究方法，分析了斯特林热机在存在热阻、回热损失、及有限速率过程三种不可逆情况下的功率特性，所得结论可为斯特林热机的发展提供理论指导。
主要结论如下(1)得出了斯特林热机取得最大功率的条件(2)回热损失主要使斯特林热机效率相应地降低,而不影响其功率的输出。
研究斯特林热机若不考虑回热损失, 将会得到与卡诺热机相同的结果.回热性能的改善是发展斯特林热机的一个关键问题。
(3)热阻的存在使得斯特林热机的功率特性曲线与无热阻时的有质的差别。
因此要优化斯特林热机必须要研究热阻的影响。
关键词：斯特林热机,热机设计,有限时间热力学,功率特性,优化性能ABSTRACTThe Sterling engine is one kind of highly effective and clean external comb ustion engine.Along with the global energy and the environmental protection situ ation Is day by day stern ,the Sterling heat engine has been taken seriously mor e and more as it has the many kinds of energy widespread compatibilities and t he fine environment characteristic.Now,The Sterling heat engine has been taken s eriously and researched In the submarine power、the solar energy power、the spa ce station power、the heat pump air conditioning power、the vehicle with aspect s mix thrust power and so on，and obtained some successful applications.These e nable the Sterling heat engine possibly to become one of important power units in the 21st century .In this article ,we designed a small Sterling engine based on the current CP U radiation target and the Sterling cycle.And,we Has analyzed the Sterling heat e ngine's power characteristics in the situation of existence th-e thermal resistance, the regeneration lose, and the limited speed process with Finite time thermodyna mics method .The obtained c-onclusion may provide the theory instruction for th e Sterling heat engine's development. The main conclusion is as follows:（1）Obtained the condition when Sterling heat engine to obtain the maxim um work rate .（2）The regeneration loses mainly causes the Sterling heat engine efficienc y to reduce correspondingly, but does not affect its power output .we will obtain the same result as the Karnow heat engine if we analog the Sterling heat engin e without considering the regeneration loses.The regeneration performance's impro vement is key question to develop the Sterling heat engine.(3)The existence of thermal resistance makes the Sterling heat engine's pow er characteristic diffrent with the engine that unconsidering the thermal resistance .therefore ，if we want to optimize the Sterling heat engine we probably must c onsider the therm-al resistance.Keywords:The Sterling engine，The Sterling engine design，Finite time thermodynam-ics ，Power characteristic ，Optimized performance目录摘要 (II)ABSTRACT (III)1 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 斯特林热机的优缺点 (1)1.3 斯特林热机国内外发展现状 (2)1.3.1 斯特林热机在太阳能发电领域的应用 (2)1.3.2斯特林热机在AIP潜艇上的应用 (3)1.3.3 斯特林热机在CPU散热上的应用 (4)1.4 课题的任务 (5)2 斯特林热机原理 (6)2.1 理想斯特林循环 (6)2.2斯特林热机的基本构成 (6)2.2.1 空气性质 (7)2.2.2 置换器 (7)2.2.3 曲轴及连杆 (8)2.2.3 动力活塞 (8)2.2.4 飞轮 (9)2.2.5 回热器 (9)2.3 斯特林热机的基本形式 (9)3 小型斯特林热机的设计 (12)3.1 斯特林热机形式的选择 (12)3.2 热机工质的选择 (13)3.3热力计算及尺寸的确定 (13)3.3 材料的选择 (15)3.3.1 置换器气缸 (15)3.3.2动力气缸 (16)3.3.3动力活塞 (16)3.3.4置换器 (16)4 斯特林热机的功率特性 (17)4.1热机模型 (17)4.2循环周期 (17)4.3 基本关系式 (18)4.4几种不同情况下P与 的曲线特征 (19)4.4.1 可逆情况 (19)4.4.2 只有回热损失的情况 (19)4.4.3 只存在热阻的情况 (20)4.4.4 存在热阻、存在回热损失的情况下 (20)4.4.5 热阻、回热损失两种不可逆因素的影响分析 (20)4.5 最大功率 (21)4.6斯特林热机性能优化浅析 (22)5 结论 (23)5.1 结论 (23)5.2 不足与展望 (23)致谢..................................... 错误!未定义书签。
关于热机及其效率的研究
2
内燃机未来的发展将着重于改进燃烧过程， 提高机械效率， 减少散热损失， 降低燃料消耗率； 开发和利用非石油制品燃料、扩大燃料资源；减少排气中有害成分，降低噪声和振动，减轻对环 境的污染；采用高增压技术，进一步强化内燃机，提高单机功率；研制复合式发动机、绝热式涡 轮复合式发动机等；采用微处理机控制内燃机，使之在最佳工况下运转；加强结构强度的研究， 以提高工作可靠性和寿命，不断创制新型内燃机
3
P
C
Q1
A D Q2
B
V 图 1
3 热机效率
热机在一循环中要从外界吸取热量 Q1 ，也必定向外界放出热量 Q2 。热机从能源吸取的热量
Q1 中，只有一部分用于作功 W ，为描述热机循环对所吸收热量的利用率，把 W 与 Q1 的比值称为
热机效率。用等号 表示：
W Q1 Q2 Q2 1 Q1 Q1 Q1
目
录
摘 要： .................................................................................................................................................................. 2 关键词：................................................................................................................................................................ 2 1 引言 ..................................................................................................................................................................... 2 2 热机的研究 ..................................................................................................................................................... 2
空气热机实验论文《综合设计与创新物理实验》
论文请勿直接抄袭，只供借鉴斧正，个人水平有限，望读者认真实验，获得得优异成果。
空气热机实验研究与对机动车余热利用方案20摘要：本实验验证了卡诺定理，探讨出热机效率的影响因素，同时由实验得到启发，提出提高机动车热机效率的方案，该方案通过对内燃机排出废气加以利用，对空气热机的热端加热，替代加热电阻，并把废热的能量经发电机转化以电能形式收集利用.关键字：空气热机、卡诺定理、热机效率、能量二级利用、汽车尾气，废热利用、电能正文：实验前，了解仪器的使用方法，注意到热机循环过程中工作活塞与位移活塞的运动情况，查阅资料了解电子示波器的使用方法，以及力矩计的调节，爱护实验仪器，了解卡诺定理。
实验中，一、测量不同冷热端温度时的热功转换值1.连接仪器，打开电源，取下力矩计，用加热电压的十一档给热机加热，可以看到冷热端温度（T2,T1）开始增加。
2.十分钟后看到加热电阻丝已发红，冷热端温度差近100K顺时针拨动飞轮，热机运转起来。
3．改变加热电压（24.1 25.8 27.9 28.9 29.8 32.1），等待温度和转速平衡后，记录T1,ΔT,转速n,快速读出P-V图面积A。
二、测量热机输出功率随负载及转速的变化关系1.在最大功率下P=UI，使热机停止转动，装上力矩计，拨动飞轮，开始下一实验。
2．通过调节输出力矩为（4 5 7 9.5 11.5 13.5（X10^-3）），记录T1, ΔT,n。
实验结束，快速检查数据是否有较大误差，如果无，则关闭仪器及电源。
处理数据：完成表格表一：测量不同冷热端温度时的热功转换值加热电压V 热端温度T1温度差ΔTΔT/T1 A（P-V图面积）热机转速nnA/ΔT24.1 410.6 105.3 0.2565 4.0*0.02 4.9 3.72*10^-325.8 417.0 109.5 0.2626 4.3*0.02 5.4 4.24*10^-327.9 425.8 116.7 0.2741 4.6*0.02 6.2 4.89*10^-328.9 436.7 125.8 0.2881 4.8*0.02 7.2 5.49*10^-329.8 443.5 130.4 0.2940 5.1*0.02 8.1 6.34*10^-332.1 465.4 148.8 0.31975.0*0.02 10.16.79*10^-3画出不同冷热温差时的热功转换曲线得出实验结论：在外加负载不变的情况下，随加热功率增大，nA/ΔT 与ΔT/T1基本具有线性关系，验证了卡诺定理。
关于提高热机效率的探讨
关于提高热机效率的探讨********班*************2013年5月摘要：热力学理论基础最初是在研究热机工作原理的基础上建立起来的，而热机，就是能把热转换成功的机器。
热机中采用的过程都是循环过程，对循环过程的研究在实际和理论上都有着非常重要的意义。
由于循环过程一定遵守能量守恒和转换定律，因此从19世纪初期开始，就有不少人致力于研究如何提高热机效率，即通过消耗有限的能源，转化为更多的机械能，以创造更大的经济效益，推动社会发展。
关键词：热机效率，卡诺循环，热学三定律等。
热机的循环过程中对能量的更高效利用，是人们一直以来的追求。
从19世纪初期开始，就有不少人致力于研究如何提高热机效率。
现在，本文首先以热电厂中的水-水蒸气循环为例来介绍热机是如何利用工质的状态变化来实现热向功的转换。
在热电厂中，首先用泵将循环水压入燃烧炉的管道系统中，管道系统中的水吸收煤燃烧产生的热量而升温、蒸发，产生高温高压的水蒸气，高温高压的水蒸气经蒸汽轮机绝热膨胀，对外做功，带动发电机发电，经蒸汽轮机后低温低压的水蒸气将在冷凝器中放在剩余的热量冷凝成水，从而完成一个循环过程。
从能量转换的角度看，水首先在燃烧炉中吸收煤燃烧产生的热量来增加自己的内能，变成高温高压的水蒸气，然后，高温高压的水蒸气在蒸汽轮机中将一部分内能转化成机械功，不能转化的部分将在冷凝器中以废热的方式传递给外界。
即，工质首先要从外界高温热源吸收热量Q1来增加自己的内能，然后把其中的一部分内能转化为需要的功A，最后把不能转化成功的部分内能以热量Q2的形式在外界低温热源处放出，则，其吸收的净热量（Q1-Q2）应等于它对外界做的净功，即Q1-Q2=A而，热机效率定义为热机经一次循环过程对外作的功A与它从高温热源吸收热量Q1的比值，用η表示，即η=A∕Q1*100% 或η=1-Q2∕Q1奥托循环的效率决定于压缩比r，而实际上，汽油内燃机的压缩比不超过7，如果按7计算，热机效率大致为55%左右，而实际的汽油机的效率比这小得多，一般不到30%。
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Air heat engine experiment
Name: Student Id:
College:
Major:
Abstract：To do this experiment is in order to make us understand the emission of Air heat engine and receive the component the principle, and through the experiment we should complete the rotarion of Air heat engine and realizes the process of function conversion of the air heat engine. keywords：Air heat engine function conversion
姓名：学号：
学院：专业：
摘要:这个实验能使我们了解空气热机做功原理，通过实验我们应该完成空气热机的转动和理解工作原理，并了解空气热机功能转换的过程。
关键词：空气热机功能转换
空气热机实验报告
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2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中的重要内容。
一、实验原理
热机主机由高温区，低温区，工作活塞及汽缸，位移活塞及汽缸，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
当工作活塞处于最底端时，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；工作活塞在最顶端时，位移活塞迅速右移，使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，对于循环过程可逆的理想热机，热功转换效率：
η = A/Q1 =（Q1-Q2）/Q1=（T1-T2）/T1 = ΔT/ T1
式中A为每一循环中热机做的功，Q
1
为热机每一循环从热源吸收的热
量，Q
2为热机每一循环向冷源放出的热量，T
1
为热源的绝对温度，T
2
为冷源的绝
对温度。
实际的热机都不可能是理想热机，由热力学第2定律可以证明，循环过程不可逆的实际热机，其效率不可能高于理想热机，此时热机效率：
η≦ΔT/ T1
卡诺定理指出了提高热机效率的途径，就过程而言，应当使实际的不可逆机尽量接近可逆机。
就温度而言，应尽量的提高冷热源的温度差。
热机每一循环从热源吸收的热量Q
1
正比于ΔT/n，n为热机转速，η正比于
n A/ΔT。
n，A，T
1
及ΔT均可测量，测量不同冷热端温度时的nA/ΔT，观察它
与ΔT/ T
1
的关系，可验证卡诺定理。
当热机带负载时，热机向负载输出的功率可由力矩计测量计算而得，且热机实际输出功率的大小随负载的变化而变化。
在这种情况下，可测量计算出不同负载大小时的热机实际效率。
二、实验装置及实验方法
本实验中使用的设备和装置有：空气热机实验仪和空气热机测试仪两部分。
实验方法如下：
1、用手顺时针拨动飞轮，结合图1仔细观察热机循环过程中工作活塞与位移活塞的运动情况，切实理解空气热机的工作原理。
2、将加热电压加到第11档（36伏左右）。
等待约6～10分钟，加热电阻丝已发红后，用手顺时针拨动飞轮，热机即可运转（若运转不起来，可看看热机测试仪显示的温度，冷热端温度差在100度以上时易于起动）。
3、减小加热电压至第1档（24伏左右），调节示波器，观察压力和容积信号，以及压力和容积信号之间的相位关系等，并把P-V图调节到最适合观察的位置。
等待约10分钟，温度和转速平衡后，记录当前加热电压，从双踪示波器显示的P-V图估算P-V图面积，记入表1中。
逐步加大加热功率，等待约10分钟，温度和转速平衡后，重复以上测量4
次以上，将数据记入表1。
以ΔT/T1为横坐标，nA/ΔT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。
4、在最大加热功率下，用手轻触飞轮让热机停止运转，然后将力矩计装在飞轮轴上，拨动飞轮，让热机继续运转。
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，读取并纪录各项参数于表2中。
保持输入功率不变，逐步增大输出力矩，重复以上测量5次以上。
以n为横坐标，P o为纵坐标，在坐标纸上作P o与n的关系图，表示同一输入功率下，输出偶合不同时输出功率或效率随偶合的变化关系。
三、结果和讨论
度
1
图二：横坐标为热机转速n ，纵坐标为输出功率P o
四、结论
（1）在外加负载不变的情况下，随加热功率增大，nA/ΔT与ΔT/T1基本具有线性关系，从而验证了卡诺定理。
（2）同一热功率条件下，随摩擦力矩加大，转速降低，热端温度升高，温度差增加，输出功率先是随摩擦力矩的加大而加大，出现一个最佳配点，过了该点之后，由于转速下降较多，导致输出功率下降。
参考文献：空气热机说明书
现代热力学：基于扩展卡诺遁原理作者王季陶复旦大学出版社
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