热力学实验
高中物理实验中的热力学现象
高中物理实验中的热力学现象热力学是物理学中一门重要的学科，研究热量和能量的转换与传递。
在高中物理实验中，我们可以通过一系列的实验来观察和研究热力学现象。
本文将介绍一些常见的高中物理实验中的热力学现象，并探讨其背后的科学原理。
一、热传导实验热传导是物体内部热量传递的一种方式。
在高中物理实验中，我们可以通过热传导实验来观察和研究热传导现象。
一种常见的实验是用两个不同材料的棒状物体进行传热实验。
实验步骤如下：首先，将一个金属棒和一个木棒分别加热到相同的温度。
然后，将两个棒子的一端连接在一起，使它们接触。
接下来，我们可以观察到热量从金属棒传递到木棒，使得木棒的温度逐渐升高。
这个实验可以说明金属是一个较好的导热材料，而木材则是一个较差的导热材料。
这是因为金属中的自由电子可以自由传递热量，而木材中的热量传递主要依靠分子之间的碰撞，速度较慢。
二、热辐射实验热辐射是物体通过电磁波辐射热量的一种方式。
在高中物理实验中，我们可以通过热辐射实验来观察和研究热辐射现象。
一个常见的实验是黑体辐射实验。
实验步骤如下：首先，我们需要一个黑色的容器，使其内部能够吸收所有的辐射。
然后，在容器中加入一些热水，并用一个温度计测量水的温度。
接下来，我们可以观察到容器表面开始发出红外线，这是由于容器内部的热量通过热辐射传递到容器表面。
这个实验可以说明热辐射是一种无需介质传递热量的方式。
热辐射的强度与物体的温度有关，温度越高，辐射的能量越大。
三、热膨胀实验热膨胀是物体在温度变化时体积或长度发生变化的现象。
在高中物理实验中，我们可以通过热膨胀实验来观察和研究热膨胀现象。
一个常见的实验是利用热膨胀测量物体的温度。
实验步骤如下：首先，我们需要一个金属棒和一个测量装置，如游标卡尺。
将金属棒加热，并用游标卡尺测量金属棒的长度变化。
我们可以观察到金属棒在加热过程中逐渐变长。
这个实验可以说明物体在受热时会膨胀，而在冷却时会收缩。
这是因为温度的变化会导致物体内部分子的运动状态发生改变，进而引起物体的体积或长度变化。
常见热学实验
常见热学实验热学实验在物理学中起着重要的作用，它们通过测量和观察热量的传递、温度变化以及物质的热性质，帮助我们深入理解热力学原理和热力学过程。
本文将介绍一些常见的热学实验，并简要说明它们的实验原理和操作步骤。
一、热传导实验热传导是物体内部热量传递的过程，常用的热传导实验是测量不同材料导热性能的实验。
实验原理是利用热量从高温到低温的传导，测量不同材料导热速率的差异。
实验装置：实验装置包括热源、热传导棒和温度计。
热源提供高温，热传导棒用于传导热量，温度计测量棒上不同位置的温度。
操作步骤：首先将热源加热至一定温度，将热传导棒的一端与热源接触，然后将棒的另一端放置在冷却器中。
通过测量传导过程中各部位的温度变化，计算得到不同材料的导热性能。
二、热膨胀实验热膨胀是物体在受热时体积或长度发生变化的现象，热膨胀实验用于测量物体热膨胀系数。
实验装置：实验装置通常包括一个测量装置，如卡钳式膨胀计，一个恒温水槽和一个加热装置。
操作步骤：首先将测量装置安装在待测物体上，然后将待测物体放入恒温水槽中。
通过加热水槽中的水，使水温升高并传导给待测物体，测量装置会记录物体长度或体积的变化。
三、比热容实验比热容是物质吸收或释放单位质量热量所引起的温度变化的能力，比热容实验用于测量物质的比热容。
实验装置：实验装置通常包括一个热源、一个物质样品和温度计。
操作步骤：首先测量物质样品的质量，并将其加热到一定温度。
然后将加热后的样品置于一个装有水的容器中，测量水的温度变化。
通过测量物质输送给水的热量和水的质量，可以计算得到物质的比热容。
四、相变实验相变是物质在温度或压力变化时从一个态转变为另一个态的过程，相变实验用于研究物质的相变规律和热力学性质。
实验装置：实验装置通常包括一个热源、物质样品和一个温度计。
操作步骤：首先将物质样品加热至其熔点，然后记录熔化过程中的温度变化。
当物质完全熔化后，继续加热直到其沸点，记录沸腾过程中的温度变化。
通过观察和记录不同相变过程中的温度变化，可以研究物质的相变规律和热力学性质。
化学实验中的热力学实验
化学实验中的热力学实验化学实验是化学学科中重要的一环，热力学实验更是其中的重要分支。
热力学实验主要是研究化学反应中的热效应，探究化学反应的热力学特征。
在实验中，热力学的基本概念和原理得到了很好的验证和应用，也为我们更深入地了解化学反应提供了帮助。
一、热化学实验的基本原理化学反应的过程中，往往会产生能量的变化，这也是热化学实验的基础。
热化学实验的基本原理是根据化学反应的放热或吸热过程来测定化学反应的热效应。
其中，温度的变化是我们测定热效应的重要指标之一。
在实验中，我们可以使用热量计去测定热效应。
二、化学实验中的热效应测定方法很多化学实验中都需要测定热效应，这时我们可以使用试剂热效应计、反应热计等测定方法。
试剂热效应计是利用热效应很大的反应来测定未知反应的热效应，通过推导计算，可以得出未知反应的热效应。
而反应热计是直接测定反应的热效应，将反应物加热后，通过测定产生的温度变化，可以计算出反应的热效应。
三、热化学实验中的应用热化学实验在化学教学、生产和研究中都有广泛的应用。
例如，在工业生产中，通过热力学反应可以知道所制备的产品是否能够满足工业生产的要求；在化学研究中，热化学实验则可以探究反应性和稳定性等化学反应性质。
四、热化学实验的安全问题在进行热化学实验时，安全问题尤为重要。
因为很多化学反应都需要加热或者放热，不小心操作可能会引起化学危险。
因此，在实验中我们应该严格按照实验规程操作，并且佩戴安全防护设备。
五、结语热化学实验的研究具有很大的意义。
不仅可以加深对化学反应性质的了解，也能为化学工业生产提供依据。
在进行实验时，我们应该严格执行实验规程，并注意实验安全。
同时，我们也需要不断深入地探究，探索更多可能存在的应用和研究领域。
热力学与化学动力学实验
热力学与化学动力学实验热力学与化学动力学是化学领域中两个重要的分支，通过实验可以直观地观察和研究物质在热力学和动力学方面的性质和变化规律。
本文将介绍热力学与化学动力学实验的基本原理、实验方法和实验结果分析。
一、热力学实验1. 基本原理热力学研究物质在不同温度和压力下的性质和变化规律。
热力学实验主要通过测量物质的热力学性质，如温度、压力、焓等来研究物质的热力学性质。
实验中常用的热力学性质测量方法包括温度计、压力计、比热容测量等。
2. 实验方法（1）温度测量：可以使用常见的温度计，如水银温度计、电子温度计等。
在实验中，根据需求选择合适的温度计，并进行校准，确保温度的准确性和稳定性。
（2）压力测量：常用的压力测量方法有水银柱压力计、压力传感器等。
实验中需要确保测量装置的密封性以及压力测量的准确性。
（3）比热容测量：可以采用热容器法进行测量，即在一个绝热容器中放入待测物质，在将其与已知温度的热源接触后，测量物体在温度变化过程中吸收或释放的热量。
在热力学实验中，通过测量物质的热力学性质，可以得到一些实验数据，如温度、压力、焓等。
根据这些实验数据，可以计算出热力学性质的相关参数，如热容、焓变等。
通过对数据的分析和处理，可以得出物质在不同温度和压力下的热力学性质变化规律，并进一步理解物质的性质和变化。
二、化学动力学实验1. 基本原理化学动力学研究化学反应的速率和反应机理，通过实验观察和测量反应物浓度随时间的变化，研究反应速率和反应机理。
化学动力学实验中常用的指标包括反应速率、反应级数、反应活化能等。
2. 实验方法（1）浓度测量：化学动力学实验中，需要通过测量反应物浓度随时间的变化，了解反应速率的变化规律。
常用的浓度测量方法包括分光光度法、电化学法等。
需要根据实验的需要选择合适的测量方法，并对测量装置进行校准，确保测量结果的准确性和可靠性。
（2）温度控制：化学反应速率与温度密切相关。
实验中可以通过控制反应容器的温度，观察和测量反应速率随温度的变化，研究温度对反应速率的影响。
热力学第一定律实验报告
热力学第一定律实验报告实验目的：通过实验验证热力学第一定律的基本原理，探究热量与功的转化关系。
实验仪器与材料：热能测量仪、热水槽、水平动力学实验装置、干净水、温度计、热电偶、天平等。
实验原理：热力学第一定律是热力学的基本原理之一，规定了能量守恒的原则。
在一个封闭系统中，热量和功的变化之和等于系统内部能量的变化，即ΔU = Q - W，其中ΔU表示内能的变化量，Q表示系统吸收或放出的热量，W表示系统所做的功。
实验步骤：1. 将干净水注入热水槽中，待水温稳定后记录水温为T1；2. 启动热能测量仪，让水以一定速率流过水平动力学实验装置，测量水的流速v；3. 在热水槽中加热水，使水温升高ΔT；4. 经过一定时间后，再次记录水温为T2，关闭热能测量仪；5. 利用热电偶和温度计测量系统内能的变化；6. 利用天平测量系统所做的功。
实验数据记录与处理：1. 记录初始温度T1 = 25℃，流速v = 0.2 m/s，水温升高ΔT = 10℃；2. 测量系统内能变化ΔU = 100 J，系统所做功W = 80 J；3. 根据热力学第一定律公式ΔU = Q - W，计算得到系统吸热量Q = 180 J；4. 利用实验数据绘制热量与功的转化关系图，验证热力学第一定律的适用性。
实验结论：通过实验数据处理与分析，验证了热力学第一定律的基本原理，即系统内能的变化等于系统吸收热量与所做功的差值。
热力学第一定律为热力学研究提供了重要的理论基础，对于认识热能转化过程和能量守恒原理具有重要意义。
实验总结：本实验通过测量热量与功的转化关系，验证了热力学第一定律的基本原理。
实验结果表明，热量和功之间存在着一定的关系，在一个封闭系统内能量守恒的基础上，热能与功的转化是相互影响的，符合热力学第一定律的规律。
实验存在的不足之处：实验过程中存在一定的误差，可能导致实验数据的偏差，影响实验结果的准确性。
在今后的实验中，应该加强仪器校准和数据处理的准确性，提高实验结果的可靠性。
物理实验技术中的热力学实验方法总结
物理实验技术中的热力学实验方法总结热力学实验是物理学研究中不可或缺的一环，具有广泛的应用背景。
物理实验技术中的热力学实验方法在实验过程中起到至关重要的作用。
本文将总结一些常见的热力学实验方法，探讨其原理、应用以及可能的改进。
一、恒温法恒温法是通过保持系统温度不变来研究热力学性质的一种方法。
其中最常用的方法是恒温箱法。
该方法利用一个特制的恒温箱，将试样置于温度恒定的环境中，通过测量样品的温度变化来研究热力学性质。
这种方法广泛应用于热容、热导率等实验中。
二、绝热法绝热法是在系统的环境失热或供热很少的条件下，研究热力学性质变化的一种方法。
绝热法的主要原理是利用绝热性质限制了热量的交换，从而测量系统内部的热力学性质。
一个典型的实例是绝热膨胀实验，其中通过观察气体的绝热膨胀过程来研究气体的热力学性质。
三、等温压缩法等温压缩法是在等温条件下，通过改变外部压强来研究系统的热力学性质的一种方法。
这种方法常用于研究液体的压缩性质。
实验时，我们将试样放置在一个可以改变压强的设备中，并通过测量压强的变化来研究液体的热力学行为。
等温压缩法在石油学、化学工程等领域有着广泛的应用。
四、等温线性膨胀法等温线性膨胀法是通过测量物体在恒定温度下的线膨胀量来研究物体的热力学性质的一种方法。
实验时，我们将试样放置在一个恒定温度的环境中，并通过测量样品的尺寸变化来研究物体的热膨胀行为。
这种方法在材料科学、建筑工程等领域有着广泛的应用。
五、等温热容法等温热容法是通过测量物体在恒定温度下吸收的热量来研究物体的热力学性质的一种方法。
实验时，我们将试样置于一个恒定温度的环境中，并通过电热器等设备向样品供热，测量物体吸收的热量来研究其热力学性质。
等温热容法在材料研究、化学热力学等领域得到了广泛应用。
总结起来，物理实验技术中的热力学实验方法有恒温法、绝热法、等温压缩法、等温线性膨胀法以及等温热容法等。
这些方法在不同领域有着广泛的应用，为研究物质的热力学性质提供了有力的工具。
物理热力学实验
物理热力学实验【教案】主题：物理热力学实验导语：热力学是物理学的重要分支之一，它研究物体的热力学性质和热现象。
通过实验可以深入了解和感受热力学的基本原理和应用。
本教案将介绍一些有关热力学实验的内容，并提供相应的实验步骤和注意事项。
一、实验一：热能传递实验热能传递是热力学研究的核心内容之一。
通过这个实验，学生可以观察和探究热量是如何传递的。
1.实验目的：观察和研究热量在不同物体之间的传递方式。
2.实验器材和试剂：A、两个相同材质和大小的金属块；B、温度计；C、热水和冷水。
3.实验步骤：1) 将一个金属块置于热水中，并用温度计测量其温度；2) 将另一个金属块放在冷水中，并用温度计测量其温度；3) 将两个金属块迅速接触，并用温度计测量两个金属块的最终温度。
4.实验结果及讨论：观察并记录两个金属块的初始温度、最终温度及温度变化。
学生可以通过计算温度变化和时间的比值来分析热量的传递速率。
同时，可以讨论和总结热量是如何从高温物体流向低温物体的。
二、实验二：热膨胀实验热膨胀是物体在受热后体积和长度发生变化的现象。
通过这个实验，学生可以了解和研究物体的热膨胀性质。
1.实验目的：观察和研究物体在受热后发生的体积和长度的变化。
2.实验器材和试剂：A、金属棒；B、温度计；C、测量尺。
3.实验步骤：1) 测量金属棒的初始长度和直径，并记录下来；2) 将金属棒加热一段时间，再用温度计测量其温度；3) 等待金属棒冷却到室温后，再次测量其长度和直径。
4.实验结果及讨论：观察并记录金属棒的初始长度、温度变化以及冷却后的长度。
通过比较温度变化和长度变化的关系，学生可以得出结论：物体的温度升高会导致其长度和体积的增加。
三、实验三：气体运动实验气体运动是热力学中一个重要的研究内容。
通过这个实验，学生可以观察和探索气体的运动规律。
1.实验目的：观察和研究不同条件下气体的运动状态和性质。
2.实验器材和试剂：A、气球；B、气体压力计；C、气体容器。
热力学第二定律的实验原理
热力学第二定律的实验原理热力学第二定律是热力学中的一个重要定律，它揭示了自然界中热能传递的方向，也被称为热力学箭头定律。
它具体表述为：热量自热量较高的物体传递给热量较低的物体时，不论采用怎样的途径和方法，热量都不会从热量较低的物体自发地传递给热量较高的物体。
热力学第二定律的实验原理主要可以通过实验观察热力学系统的行为来进行验证。
下面我将详细介绍几种实验原理：实验一：卡诺循环实验卡诺循环实验是验证热力学第二定律的经典实验之一。
该实验通过理想气体的循环过程来验证热力学第二定律。
实验中，首先将气体加热至高温T2的恒温热源中，然后将热源中的气体通过绝热壁与工作物体进行接触，使气体对工作物体做功，降低气体温度至低温T1的恒温热源中，最后将气体与低温热源中的气体接触，使气体吸收热量，回到初始状态。
通过实验测量和计算，可以得到卡诺循环的效率，验证了热力学第二定律。
实验二：斯特林循环实验斯特林循环实验也是验证热力学第二定律的经典实验之一。
该实验中，通过斯特林发动机进行热力学循环过程。
实验中，工作物体由活塞和气体组成，首先通过热源的加热，气体膨胀推动活塞做功，然后通过冷却装置使气体冷却，活塞复位，完成一次热力学循环。
通过实验测量和计算，可以得到斯特林循环的效率，验证了热力学第二定律。
实验三：热力学不可逆性实验热力学第二定律指出，在一个孤立系统内，熵永远不会减少。
实验中可以通过观察一些不可逆过程来验证这一定律。
例如，观察水从高温容器流向低温容器的过程，可以发现热量是从高温流向低温的，而不会反向流动。
又如观察湖的水往低处流的过程，也是熵递增的表现。
这些实验直观地验证了热力学第二定律。
总结：热力学第二定律的实验原理主要通过观察热力学系统的行为来进行验证。
实验中使用了多种实验方法，如卡诺循环实验、斯特林循环实验和观察热力学不可逆过程。
通过这些实验可以验证热力学第二定律的普适性和不可逆性。
这些实验原理的验证为热力学第二定律的应用奠定了基础，也为热力学理论的发展作出了重要贡献。
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工程热力学实验一、热力设备认识（时间：第7周周二3、4节；地点：工科D504）一、实验目的1. 了解热力设备的基本原理、主要结构及各部件的用途；2. 认识热力设备在工程热力学中的重要地位、热功转换的一般规律以及热力设备与典型热力循环的联系。
二、热力设备在工程热力学课程中的重要地位工程热力学主要是研究热能与机械能之间相互转换的规律和工质的热力性质的一门科学，这就必然要涉及一些基本的热力设备(或称热动力装置)，如内燃机、制冷机、藩汽动力装置、燃气轮机等。
了解这些热力设备的基本原理、主要结构、和各部件的功能，对正确理解工程热力学基本概念、基本定律十分必要。
工程热力学中涉及的各循环都是通过热力设备来实现的，如活塞式内燃机有三种理想循环：定容加热循环、定压加热循环和混合加热循环；蒸汽动力装置有朗肯循环；燃气轮机有定压加热循环和回热循环；制冷设备有蒸汽压缩制冷循环、蒸汽喷射制冷循环等。
卡诺循环则是由两个定温和两个绝热过程所组成的可逆循，具有最高的热效率，它指出了各种热力设备提高循环热效率的方向。
因此，对这些热力设备的工作原理和基本特性有一个初步了解，对一些抽象概念有一个感性认识，能够加深对热力学基本定律的理解，掌握一些重要问题(如可逆和不可逆)的实质，有助于学好工程热力学这门课程。
三、各种热力设备的基本结构与原理1.内燃机内燃机包括柴油机和汽油机等，是-种重量轻、体积小、使用方便的动力机械。
以二冲程柴油机为例，其基本结构如图1所示。
图1 内燃机结构图内燃机的工质为燃料燃烧所生成的高温燃气。
根据燃料开始燃烧的方式不同可分为点燃式和压燃式，点燃式是在气缸内的可燃气体压缩到一定压力后由电火花点燃燃烧；压燃式是气缸内的空气经压缩其温度升高到燃料自燃温度后，喷入适量燃料，燃料便会自发地燃烧。
压燃式内燃机的工作过程分为吸气、压缩、燃烧、膨胀及排气几个阶段。
吸气开始时进气门打开，活塞向下运动把空气吸入气缸。
活塞到达下死点时进气门关闭而吸气过程结束。
进气门和排气门同时关闭，活塞向上运动压缩气缸内空气，空气温度与压力不断升高，直到活塞到达上死点时，压缩过程结束。
这时气缸内空气温度已超过燃料自燃温度，向气缸内喷入适量燃料，燃料便发生燃烧。
燃烧过程进行的很快，接着是高温燃气发生膨胀，推动活塞向下运动带动曲轴作出机械功。
活塞到达下死点时，排气门打开，气缸内的高温高压燃气通过排气门排至大气，活塞又向上运动将气缸内的剩余气体推出气缸，活塞到达上死点时排气过程结束，完成一个循环。
当活塞再一次由上死点向下运动时重新开始一个循环。
这样通过气缸实现了燃料的化学能变为热能，热能又变为机械能的过程。
汽油机的工作过程基本上与柴油机差不多，不同之处在于汽油机的汽油预先在化油器内蒸发汽化并和空气混合后一起吸入气缸，压缩过程结束后由电火花点燃燃烧。
其它过程与柴油机完全相同。
内燃机是主要用在工程机械、船舶和航空等领域，以及海上采油平台用内燃机发电。
汽油机的总体构造分为基本机构和辅助系统，如图2所示。
基本机构包括:曲柄连杆机构:气缸盖、气缸体、曲轴箱、活塞、连杆和曲轴，其功用是将燃料的热能通过活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，向外输出机械功。
配气机构:配气凸轮轴，进、排气门等，它的功能是定时开启和关闭进、排气门，以便吸入新气和排出废气。
辅助系统包括：供给系统：定时、定量、定质地向缸内供应空气和喷入燃料。
冷却系统：对内燃机各零部件进行冷却。
润滑系统：不断地给摩擦表面供给润滑油，冷却摩擦表面，延长机件寿命。
点火系统：用电火花点燃气缸内高温高压的汽油和空气混合物。
启动系统：采用手摇启动和电机启动内燃机。
图2 汽油机总体构造系统2.蒸汽动力装置图3为简单蒸汽动力装置示意图。
它由锅炉、汽轮机、冷凝器及给水泵四部分组成。
图3蒸汽动力装置示意图水蒸汽是蒸汽动力装置的工作物质，称为工质。
锅炉是水蒸汽的发生器。
从锅炉产生的高温高压的过热蒸汽被送往蒸汽轮机作功。
图4所示，在蒸汽轮机中，蒸汽先在喷管中降压膨胀增加流速，然后以高速冲击涡轮叶片，推动转子转动，使蒸汽轮机输出机械功，驱动发电机发电。
从汽轮机排出的乏气进入冷凝器。
在冷凝器中，蒸汽被冷却水吸走热量而凝结成水，其容积骤然降为原容积的数千分之一，因而在冷凝器中及汽轮机出口处造成很高的真空。
当蒸汽在汽轮机中膨胀到这么低的压力时，蒸汽能推动涡轮作出更多的机械功。
从冷凝器出来的冷凝水被给水泵加压后，重新送回锅炉加热产生蒸汽。
在锅炉中，供燃料燃烧用的空气从大气吸入后，先在锅炉的空气预热器中加热提高温度，然后送入炉膛和燃料混合并进行燃烧，把燃料的化学能转变成热能，产生高温烟气。
由于高温烟气的加热，进入锅炉的水先在省煤器中受热升高温度，然后进入汽锅中受热蒸发而生成水蒸汽，再进入过热器受热升高温度成为过热水蒸汽。
于是过热蒸汽又可送往汽轮机膨胀作功，重复上述循环工程。
在蒸汽动力装置中，汽轮机是实现热转化为功的设备。
3.燃气轮机装置燃气轮机装置是近三十年来发展起来的新型动力装置，具有功率大、重量轻、体积小的优点，广泛应用于航空发动机和舰艇发动机，近年来逐渐被应用于发电及其它部门。
如图4所示。
图4 燃气轮机装置示意图燃气轮机装置由压气机、燃烧室及涡轮机（透平）三部分组成。
它的工质亦是燃料燃烧生成的燃气。
工作时，从大气中吸入的空气，然后在压气机中对空气压缩提高其温度和压力。
压缩后的空气送入燃烧室，一部分空气和喷入的燃料一起燃烧，另一部分用来和高温燃气混合以降低其温度，使工质温度和燃气轮机叶片允许的最高工作温度相适合。
然后工质流入涡轮机在其中膨胀而推动转子作出机械功，其工作原理与汽轮机相同，作功后的废气则直接排到大气中。
还有一种燃气轮机装置，它以氦或氢作工质，在压缩升压后采用外部加热工质，使之膨胀作功，然后工质在冷却器中放热从而完成工作循环。
这类装置称为闭式循环燃气轮机装置，相应地前一种可称为开式循环燃气轮机装置。
由于在定压加热燃气轮机装置中，排气滠度往往高于燃烧室进口处高压空气的温度，因此可以采用回热器，用燃气轮机排出的高温废气预热供入燃烧室的高压空气，以减少燃料消耗，提高热效率。
这种循环称为燃气轮机回热循环。
如图5所示。
图5 燃气轮机回热循环示意图另外，为了提高燃气轮机的热效率，增加输出净功。
可采用多级压缩中间冷却的回热循环和具有多级膨胀及中间再热的回热循环。
但这种循环的装置结构复杂、体积庞大，故适用意义不大，这里不在赘述。
4.制冷装置在热力工程领域内，除了各种热能动力装置外，还有一类重要的热力装置，它用于实现由温度较低的物体吸出热量而放给温度较高的自然环境，从而使物体的温度降低到环境温度以下并维持其温度为低温，称为制冷装置。
这里所说的制冷是相对于环境温度而言的。
一桶开水置于空气中，逐渐冷却成常温水，这一过程是自发地传热降温，不是制冷。
只有用一定的方式将水冷却到环境温度以下，才可称为制冷。
制冷装置中使用的工作介质称为制冷剂，制冷剂在制冷机中循环流动，不断地与外界发生能量交换，即不断地从被冷却对象中吸取热量，向环境介质排放热量，制冷剂的状态发生变化，这种综合过程称为制冷循环。
为了实现制冷循环，必须消耗能量，该能量可以是机械能、电能、热能、太阳能及其它形式的能量。
制冷方法可分为输入功实现制冷和输入热量实现制冷，电冰箱、空调器等都是输入功实现制冷。
制冷机从低温热源吸热，向高温热源放热，制冷机消耗功，如图6所示，这是一个逆卡诺循环，或称逆向循环（卡诺循环是从高温热源吸热，向低温热源放热)。
逆向循环不仅可以用来制冷，还可以把热能释放给某物体或空间，使之温度升高。
作为后一种逆向循环系统称为热泵。
制冷机和热泵在热力学上并无区别，因为他们的工作循环都是逆向循环，区剧仅在于使用目的。
逆向循环具有从低温热源吸热、向高温热源放热的特点。
当使用目的是从低温热源吸收热量时，系统称为制冷机，如电冰箱；当使用目的是向高温热源释放热量时，系统称为热泵。
在许多场合，同一台机器在一些时候作制冷机用，在另一些时候作热泵用，如空调器，夏季冷却，冬季加热。
图6 制冷剂示意图制冷装置根据所用工质不同可分为空气压缩制冷装置和蒸汽压缩制冷装置。
蒸汽压缩制冷装置是最常用的一种制冷设备。
其工质是氟里昂或氨等。
图7为蒸汽压缩制冷装置简图。
图7 蒸汽压缩制冷装置工质的低压蒸汽先在压缩机中被压缩而提高压力温度，然后工质被送往冷凝器，在冷凝器中，工质向冷却水放热而凝结成高压的液体。
最后让液态工质通过节流阀节流降压而使其温度降到所需的低温。
当把低温工质送入蒸发器中吸热汽化时，就可以在蒸发器周围的冷藏库中造成低温，以利用来冷冻制冰或生产低温介质。
吸热后，工质汽化而成为低压蒸汽并从蒸发器流出。
于是工质的低压蒸汽又被送住压缩机压缩升压，重复上述循环过程。
电冰箱：压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器。
制冷剂（常用R12）经压缩机送到冷凝器内，冷凝成液体后经毛细管节流进入箱体内的蒸发器中，吸收箱内的热量，蒸发成低压气体，然后再回到压缩机内，完成一个循环。
空调器：压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器、风机、控制器。
空调器可分为窗式、立柜式、分体式多种。
分体式空调是将压缩机、冷凝器等组装成冷凝机组置于室外，将蒸发器、风机与控制元件等构成冷风箱置于室内。
这种空调的优点是嗓声低、散热好、外形美观。
四、实验报告1．简述各种热力设备的工作原理和基本结构，画出设备简图。
2．简述各种热力设备中工质的循环过程。
3．热力设备是否都需要用工质才能工作，为什么?4．上述热力设备常用于什么用途？5．指出设备与装置中实现热能与机械能相互转化的。
二、气体定压比热容的测定（时间：第12周周四3、4节；地点：工科D511）一、实验目的1．掌握气体比热容测定装置的基本原理，了解辐射屏蔽绝热方法的基本思路；2．进一步熟悉温度、压力和流量的测量方法；3．测定空气的定压比热容，并与文献中提供的数据进行比较。
二、实验原理按定压比热容的定义， T q c pp d δ=T c q p p d ⋅=δ⎰⋅=21d T T p p T c m Q气体定压比热容的积分平均值： T m Q T T m Q c pppm ∆=-=)(12 （1）式中，Q p 是气体在定压流动过程中由温度T 1被加热到T 2时所吸收的热量（W ），m 是气体的质量流量（kg/s ），△T 是气体定压流动受热的温升（K ）。
这样，如果我们能准确的测出气体的定压温升△T ，质量流量m 和加热量Q ，就可以求得气体的定压比热容c pm 。
在温度变化范围不太大的条件下，气体的定压比热容可以表示为温度的线性函数，即bT a c p +=不难证明，温度T 1至T 2之间的平均比热容，在数值上等于平均温度()2121T T T m +=下气体的真实比热容，即 m p pm bT a T T C C +=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=221 （2） 据此，改变T 1或T 2，就可以测出不同平均温度下的比热容，从而求得比热容与温度的关系。