高中定量 · 初中直观拓展 · 热学 · 热机效率
热机能把所有热量都变成功吗?
可逆理想上限,热库恒温;冷库不得高于热库。温度必须用K。升高冷库温度,看功和排热怎样分配。
卡诺热机:问题从哪里来?
蒸汽机耗费大量燃料,效率上限究竟由机械结构还是温度决定?卡诺在1824年的著作中研究理想热机,为热力学第二定律铺路。
读一段背景,带着问题动手
从观察到解释
把证据带回纸上
展开关系与推导
η=1−Tc/Th;W=Qhη,Qc=QhTc/Th,ΔS=Qh/Th−Qc/Tc=0。
固定哪些量?改变哪个量?列出两组数值,写出关系,再说明一个不能套用的条件。实验支持猜想,一般证明需要理由。
先预测,再用证据解释
把这次发现,留给下次的自己
效率下降时,排出的热量增加了吗?
换个条件,再试一次
冷库比热库还热时,热机公式的方向还适用吗?
看哪里?
旋转查看装置连接与相对位置。用装置旁滑块改变条件,二维、三维和读数来自同一状态;尺寸为示意。
仅此浏览器保存最近两组,第三组替换最早一组。条件、预测和解释一起保存;文字不自动判分。与原实验的临时记录分别保存。
尚未保存。启用交互后可以记录;请勿在这里填写个人身份信息。
先修与两种探索深度
先认识热学 · 热机效率涉及的量与单位:冷库温度(K)、热库温度(K)、吸收热量(J)。高中定量 · 初中直观拓展为内容层次提示,未核对具体教材。
先看现象:升高冷库温度,看功和排热怎样分配。
再做定量:保持其他条件,比较冷库温度与最大热效率(%),再对照下方关系。
模型、来源与核验边界
η=1−Tc/Th;W=Qhη,Qc=QhTc/Th,ΔS=Qh/Th−Qc/Tc=0。
对照核验提示:低温冷库:冷库温度 300 K;较热冷库:只改变冷库温度 400 K。按这些题设自己操作并比较最大热效率,不把参考情景当个人完成。
适用范围:理想上限50.00%;实际不可逆热机效率更低。 热量增加使功和排热同比增大;固定热库温度时效率不变。
OpenStax · Carnot Cycle(延伸阅读;链接和公式适用性尚需逐项外部复核) ↗
本页为模型探索,未认证具体教材章节;真实学生和教师反馈尚待推广后收集。