卡诺热机Carnot heat engine
让热量在冷热源之间流动,理解效率的理论上限。
ηₘₐₓ = 1 − T꜀/Tₕ W = Qₕ − Q꜀高中物理
橙色:吸热,绿色:放热,蓝色:做功
ηₘₐₓ = 1 − T꜀/Tₕ W = Qₕ − Q꜀
卡诺热机给出工作在两个恒温热源之间的可逆热机所能达到的最高效率。提高高温热源温度或降低低温热源温度都能提高效率,但有限温度下效率不可能达到 100%。
Tₕ高温热源(K)T꜀低温热源(K)Qₕ每轮吸热(J)
t = 0.00 s
速度
卡诺效率上限57.1%
每轮输出功285.7J
向冷源放热214.3J
卡诺效率与高温热源
低温热源温度取当前设定值;卡诺效率是理想上限。
想一想
高温热源不变,提高低温热源温度,热机的最高效率怎样变化?
最高效率降低。ηₘₐₓ = 1 − T꜀/Tₕ,低温热源温度 T꜀ 越高,可转化为功的比例越小。
模型条件理想可逆循环 · 热源温度恒定且采用开尔文温标 · 无摩擦与散热 · 每轮输入热量由参数给定
实验记录
调好参数后点“记录当前数据”。多记几组不同参数的数据,就能画出它们的关系并做直线拟合;暂停后在不同时刻记录,还可以研究读数随时间的变化。