Lab_dot热03

一圈热机循环，热量和功怎样流动？

A reversible Carnot cycle

观察气体依次等温膨胀、绝热膨胀、等温压缩和绝热压缩。用 P–V 图的面积理解一圈循环产生的净功。

实验观察窗准备就绪

可逆卡诺循环 · 单原子理想气体 · 动画进度表示准静态状态顺序

压强—

体积—

累计传入热量—

累计对外做功—

播放速度

测量图

试着观察与解释

在每个过程暂停，判断气体的热量和功分别是正还是负。
完成一圈后内能回到起点，比较净热量与净功。
只改变热库温度，观察循环面积和热量流向。

实验记录

改变条件后，记录读数并进行比较。

查看物理模型、公式与适用范围

四个可逆过程

两个等温过程与两个绝热过程连接成闭合循环。理想热库温度不随交换热量改变。

A→B：等温膨胀；B→C：绝热膨胀
C→D：等温压缩；D→A：绝热压缩

一圈的热量与功

气体回到原状态，因此一圈的内能变化为零。顺时针循环在 P–V 图上的面积等于净输出功。

W_net = Q_in − |Q_out|
Q_in = nRT_Hln(r)

可逆上限

这里显示理想卡诺热机，实际热机还可能有摩擦和有限温差等不可逆损失。

η = 1 − T_C/T_H

参考：OpenStax · The Carnot Cycle。