热功转换方法

热功转换方法是利用能量转换原理获得热量或动力的方法。热量(卡)与功(焦耳)转换过程中的数量关系为1卡=4.1868焦耳，称为热功当量。摩擦生热是人们最熟知的机械功转换成热量的例子;而各种热机，包括蒸气机、内燃机、燃气轮机直至各种飞行器使用的燃气轮喷气发动机都是热能转换成机械功的例子。

卡诺循环是一种热量转化成机械功的理想的循环过程。通过卡诺循环而获得动力的机器叫卡诺热机，其效率最高。它为热机的研制指明了方向。在热功相互转换中必须遵从热力学第一定律和热力学第二定律。第一定律是热力学中的能量守恒定律，即给出了热与功转换中的数量关系。第二定律表明不可能从单一热源获取热量使之完全变成有用的功而不引起其它变化。热力学的这两个定律是人们研究热功转换过程的基本依据。 2100433B

热功当量目的要求

用电热法测定热功当量，以加深学生对热功当量物理意义的理解。

热功当量仪器器材

量热器（J2251型），温度计（0－100℃），学生电源（J1202型或J1202－1型），直流电流表（J0407型或J0407－1型），直流电压表（J0408型或J0408－1型），滑动变阻器（J2354－1型），停表，学生天平（J0104型），电阻丝（约6欧），液体（水或煤油），单刀开关（J2352型），导线若干。

热功当量实验方法

1．用天平称量出量热器内筒及搅拌器的总质量m筒。然后向量热器内筒注入水（或煤油），水的体积占内筒容积3/4左右。用天平称出筒和水的总质量m，则m水=m－m筒。记入表中。

2．将量热器内筒放入外筒，电阻丝、搅拌器放入水中，盖上盖板，连好电路。读出量热器系统初温t1和室温t0，均记入表中。

3．将学生电源电压输出选择旋钮拨至10伏挡或12伏挡，闭合开关同时启动秒表记时，并迅速调节变阻器使电流在1．5－2安培左右。以后要随时观察电流表和调整变阻器，使电流值保持稳定。通电过程中，不断轻微搅拌水，以加速热传导。读出电流表和电压表的示数记入表中。

4．当温度计示数高于室温10－15℃时，断开开关，并同时停止计时。继续搅拌水并观察温度计示数，当其示数最高时，读出温度t2。把通电时间t、末温t2记入表中。

5．利用（1）、（2）、（3）式和实验数据求出热功当量（有关比热查比热表），与公认值比较，求出百分误差。

从下述两点说明功和热是相当量，而不是相等。

其一是在系统的内能发生同样的变化中，既可以通过做功来完成，也可以通过传递热量来完成。两者之间只是在作用于系统这一效果上是等效的，决不能等同起来。

其二是功和热之间的转换只有通过系统内能的变化才能完成。脱离系统去谈功和热之间的直接转换是不恰当的。尽管在宏观上可能反映出系统的内能没有发生变化，也不能得出热可以变功或功可以变热这样简单的结论。如果在转换过程中，外界供给系统热量，使系统全部用来对外做功，实际是外界供给系统热量，使系统的内能增加，同时系统对外做功，消耗了从外界获得的能量。

功热当量是热功当量的倒数，它等于0.24卡/焦耳。