熱力循環：熱空氣引擎定量實驗

描述

P2.6.2.4 熱空氣引擎作為熱引擎的pV 圖 – 使用CASSY進行記錄和評估

當熱空氣引擎作為熱引擎運行時，每個引擎循環從熱源1吸收熱量Q1，產生機械功W，並將差值Q2 = Q1 – W 轉移到熱源2。同樣地，當以相同的旋轉方向外部施加機械功W 時，熱空氣引擎也可以作為冰箱運行。在這兩種情況下，每個循環中由於活塞在缸筒內的摩擦而轉化為熱的摩擦功WF 必須考慮在內。

熱力循環通常在pV 圖（p：壓力，V：體積）中描述為一個閉合曲線。向系統添加或從系統中抽取的功（取決於旋轉方向）對應於曲線所圍成的面積。

在實驗P2.6.2.4中，使用計算機輔助測量記錄系統CASSY記錄熱空氣引擎作為熱引擎的pV 圖。壓力傳感器測量缸筒中的壓力p，旋轉運動感測器測量位置s，從而計算體積作為時間t 的函數。測量值直接顯示在pV 圖上。在進一步的評估中，計算每個循環中作為活塞摩擦的機械功

\(W = – \int p \, dV\)

以及從中計算的機械功率

\(p=W \cdot f\)

其中f為空載速度，並將其作為空載速度的函數繪製在圖表中。