6. 在数据表格中分别记录加热电压和加热电流，负载电阻上的电压。 7. “温度选择”依次放在“2”、“3”、“4”、“5”各点，待系统分别保持稳定，依次记录加热
电压、加热电流和负载电阻上的电压。注意：温度选择“1”、“2”、“3”、“4”、“5”设定温度分别为30℃ 、40℃、50℃ 、60℃ 、70℃。如有差异，通过调节“温度微调”使显示的温度偏离值≤±0.1℃. 8. 把测量的数据记录在表1中 三、计算
根据各个运行数据，计算加在电热丝上的功率PH和负载电阻产生的功率PW，记录在表1中，实际效率 定义为：
??Pw （1） PHTH?TC （2） TH卡诺效应定义为： ??式中温度单位是K（开尔文温度）。
表1：负载电阻为2.0Ω，在不同加热条件下对应的热端温度TH、加热电压VH和加热电流IH、负载两端电压Vw、卡诺效应和实际效率。
用公式T=273.15+?，将摄氏温度? 换算成热力学温度T 。 加热 档位 1 2 3 4 5 --70℃)。
冷端 TC (K) TH (K) VH (V) 热端 IH (A) PH (W) Vw (V) 负载 Pw (W) 实际效率 卡诺效率 (%) (%) * 根据不同季节的环境温度，可选择实验的加热档位为1--4档(30℃--60℃)，或者加热档位为2--5档(40℃
四、分析和研究
比较实际效率和卡诺效率并绘曲线图(卡诺效率与温度?T、实际效率与温度?T)。 1. 请查阅“热学”教材，了解卡诺效率和实际效率概念；并比较两个效率的区别和大小。 2. 卡诺效率随温度的变化关系? 3. 实际效率随温度的变化关系?
实验二 热机效率
一、实验器材
热效应实验装置，循环水泵，水浴桶，电压表，连接线，温度计 二、实验步骤
为了获得热泵的数据，热效应实验装置需要在两种不同模式下进行实验，热机模式确定帕尔帖器件的实际效率；开路模式确定由于传导和热幅射引起的热量损失。根据两种模式的数据，可计算帕尔帖的内电阻和卡诺效率。 热机模式：
1. 接好水循环的管子，并接通循环泵的电源，这时你能听到水泵的工作声音和水的流动声。 2. 连接2.0Ω的负载电阻，并在负载电阻上并联一个电压表。
A 水 V 加热功率 V 0.5? 1.0? 2.0? 2.0? 3. 将“切换”开关切换到“热机”。 4. 把温度选择放在“4”（设定温度约为60℃），开通装置电源开关，使系统达到平衡，热端和冷端的温度保持恒定。
5. 测定热端和冷端的温度，冷端的温度可以用温度计测量水浴温度，热端温度可以从装置中直接读出。
6. 记录加热电压和加热电流及负载电阻上的电压。 开路模式：
7. 切断连接负载电阻上的导线，并把电压表直接接在帕尔帖的输出端上。此时，热端的加热电压和加热电流所做的功用于热传导和热辐射。
8. 当热端温度与热机模式中设定的温度相同时(如有差异请调节“温度微调”)，因为相同的温差，热泵做的功也相同。同时，热传导在有负载和没有负载时的传导的热量是相同的。 9. 记录加热电压和加热电流及电压表上的读数。 表1：在有负载和无负载下对应参数
有负载 无负载 三、热泵效率计算 实际效率：
低温端 TC (K) 高温端 TH (K) VH (V) IH (A) 有负载 Vw (V) 无负载 Ｖs(V) ??Pw （1） PHVw2, PH?VH?IH 式中Pw?R最大效率：计算卡诺效率
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。
Vw2,但有部分功率消耗在器件上，总的a) 首先，做功仅仅包括了消耗在负载电阻上的R功率应该包括内部电阻消耗的功率Ir，r为器件内部电阻，是无用功。总的做功为：
2?PW?PW?Iwr ，这里Iw?2Vw。 Rb) 其次，热量的输入必须调整，在热端上的热量分两个部分，一部分是实际有用的用
在热泵做功。然后，另一部分是热源热辐射和热源通过器件传导到冷端，通过热辐射和热传导这部分热量损失掉，不管器件有没有负载都是相同的。因此，这部分热量对器件做功是没有贡献的，在调整效率里，不应该包括在内，即有
? PH?PH有效热?PH开路 （2）
PH为热效应装置有负载时的输入功率。PH开路是器件无负载时的输入功率。当然，PH
和PH开路所得的条件是热、冷端温度分别相同且恒定。当没有负载时，PH开路等于热辐射和热传导的热量损失。假设接负载和不接负载，热辐射和热传导的损失热量是相等的，则调整效率是：
2?PPWW?Iwr （3） ?调整＝??PH?PH开路PH内电阻计算公式：r????VS?VW?VW???R ?调整效率和卡诺效率之间的百分误差：
偏差＝
??max??调整?100% （4）
?max四、分析和研究
1. 随着热端和冷端的温差减少，最大效率是增大还是减少？
2. 通过计算发现热机的实际效率是非常低的，如何提高效率并用于实际生活中。
3. 计算系统熵的变化率，包括热源和冷源，由于源的温度是保持不便，熵的变化率对每一个源为：
?s??t?Q?t?P。总的熵的变化率是正的，还是负的，为什么？ TT实验三 热泵性能系数测量
注意：做此实验，须完成实验二热机效率，得到帕尔帖器件内电阻的参数。 一、实验器材
热效应实验装置，循环水泵，水浴桶，温度计，冰水 二、实验步骤
1. 连接好水循环的管子，并接通循环泵的电源，这时你能听到水泵的工作声音和水的流动声。 2. 把“切换”开关切换到“热泵”。
水 加热功率 0.5? A V 1.0? 2.0? 2.0? 电源 3. 热泵设定的温度与实验二热机效率中设定的温度相同。
4. 当系统稳定时，分别记录帕尔帖器件上的加热电压VR和加热电流IR 5. 测定冷端温度，记录热端温度。
表1：实际效率、最大效率、调整效率和效率偏差 TH（K） TC（K） 负载两端 VR(V) IR(A) PR(W) K实际 Ｋ最大 Ｋ调正 偏差
三、效率计算
1. 实际性能系数：K实际＝PCPH开路－PR ?PRPRTC
TH?TC22. 最大性能系数：K最大＝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
计算调整性能系数与最大性能系数的百分误差：
相对误差?四、分析与讨论
K最大－Ｋ调整Ｋ最大?100%
1. 如果热端与冷端的温差减少，那么最大cop 是增大还是减少？
2. 计算系统熵的变化率包括热源和冷源。由于源的温度保持不变，熵的变化率对每个源为：
?s??t?Q?t?P 。总的熵变化率是正的，还是负的？为什么？ TT