热 功 电转化演示实验装置的设计与制作

李嘉珣齐晓环

(河北衡水中学河北 衡水053000)

摘 要：以斯特林热机为核心，设计制作了“热—功—电转化演示实验装置”,主要由热能采集、热-功转化和直流发电模块构成.本装置以可燃气体和集热太阳能作为热源，采用双轴自动追光电路配合电机，实现了对太阳的追光聚热；经动力机构、换热器、传动机构实现了“热—功”转化，再经直流发电机、蓄电池和LED灯珠完成“功—电”转化演示.本装置用于物理演示实验教学，可直观展现追光集热、斯特林热机做功、直流发电和LED发光显示，以及不同形式能量之间的相互转化过程.

关键词：太阳能集热菲涅尔透镜斯特林热机热、功、电转化

收稿日期：(2015-03-26)

1引言

物理演示仪器对于学习物理知识有着深刻的意义，通过对物理现象、过程的观察和探究，既可以帮助学生理解物理概念、原理，还可以提高学生的学习兴趣，激发他们的探索热情和创新意识.热、功、电分属物理学的热学、力学和电学课程，做功和传热是热力学系统与外界之间传递能量的两种方式，功和热属于过程量，而能属于状态量.在广义力的作用下，有广义位移时，就发生了某种类型的做功过程(机械功、流体体积变化做功、电流做功、磁力做功……)，在做功过程中，外界与系统之间交换能量，从而引起系统状态的变化.传热是由温度差引起的，通过分子之间的相互碰撞来实现，直接结果是改变系统的内能.这些抽象的概念和过程能否直观展示呢？