一种物理教学用热力学第二定律定律演示仪器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种物理教学用热力学第二定律定律演示仪器，包括立方体容器、TEC半导体、温度计插孔、温度计、接线端和注水口，立方体容器通过串联的TEC半导体分成两个等同的空间，TEC半导体两端位于立方体容器外侧均设有接线端，接线端与外部小型用电器或直流电源连接，且立方体容器的两个空间上设有对称的温度计插孔和注水口，温度计插孔内设有相对应的温度计，利用TEC半导体，从帕尔贴效应与塞贝克效应出发，通过外接电器和外接电源的方式，观察到温度计读数的变化和用电器耗电的现象，直观地展示出熵增的过程，本实用新型专利技术结构简单，成本低廉，同时容易操作，现象明显，可有效加强学生对于熵概念的理解。学生对于熵概念的理解。学生对于熵概念的理解。

【技术实现步骤摘要】
一种物理教学用热力学第二定律定律演示仪器


[0001]本技术涉及物理教学
，具体为一种物理教学用热力学第二定律定律演示仪器。

技术介绍

[0002]热力学第二定律是高中物理热学中的重点内容，目前中学及高校主要使用斯特林热机模型或电冰箱来演示热力学第二定律，不足之处在于：实验现象不够直观明显，实验成本高，实验操作过程复杂，难度较大，不利于学生对热力学第二定律中方向性、熵等概念的理解。
[0003]由熵增加原理知，不可逆绝热过程总是向着熵增加的方向进行；熵增的过程伴随着系统由有序变为无序，该过程不会吸收能量，而若要让系统由无序的高熵状态回到有序的低熵状态，需要从外界吸收能量。

技术实现思路

[0004]本技术要解决的技术问题是克服现有的缺陷，本技术结构简单，成本低廉，直观地展示出熵增的过程，可以有效解决
技术介绍
中的问题。
[0005]为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种物理教学用热力学第二定律定律演示仪器，包括立方体容器、TEC半导体、温度计插孔、温度计、接线端和注水口，立方体容器通过串联的TEC半导体分成两个等同的空间，TEC半导体两端均设有接线端，接线端与外部小型用电器或直流电源连接，且立方体容器的两个空间上均设有的温度计插孔和注水口，温度计插孔内设有相对应的温度计。
[0006]进一步的，立方体容器外表面包裹有阻热棉，温度计插孔和注水口均为圆形通孔，且两个注水口分别位于立方体容器上表面的拐角处。
[0007]与现有技术相比，本技术的有益效果是：本物理教学用热力学第二定律定律演示仪器，利用TEC半导体，从帕尔贴效应与塞贝克效应出发，通过外接电器和外接电源的方式，观察到温度计读数的变化和用电器耗电的现象，从能量守恒的角度，有效演示了热力学第二定律所表达的：自然界一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的，直观地展示出熵增的过程，本技术结构简单，成本低廉，所用TEC半导体方便易购买，无需其他复杂的实验设备，同时容易操作，现象明显，可有效加强学生对于熵概念的理解。
附图说明
[0008]图1为本技术结构示意图。
[0009]图中：1立方体容器、2TEC半导体、3温度计插孔、4温度计、5接线端、6注水口、7阻热棉。
具体实施方式
[0010]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0011]请参阅图1，本技术提供一种技术方案：一种物理教学用热力学第二定律定律演示仪器，包括立方体容器1、TEC半导体2、温度计插孔3、温度计4、接线端5和注水口6，立方体容器1通过串联的TEC半导体2分成两个等同的空间，TEC半导体2两端均设有接线端5，接线端5与外部小型用电器或直流电源连接，且立方体容器1的两个空间上均设有的温度计插孔3和注水口6，温度计插孔3内设有相对应的温度计4，立方体容器1外表面包裹有阻热棉7，阻热棉7减少室温对实验引起的误差，温度计插孔3和注水口6均为圆形通孔，且两个注水口6分别位于立方体容器1上表面的拐角处，从两个注水口6分别将立方体容器1的两个等同空间内注入等体积的100摄氏度热水和0摄氏度冰水，利用TEC半导体从帕尔贴效应与塞贝克效应出发，同时通过接线端5外接用电器或电源的方式，观察温度计4读数的变化和用电器耗电的现象，从能量守恒的角度，有效演示了热力学第二定律所表达：自然界一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的，直观的展示出熵增的过程。
[0012]在使用时：从两个注水口6分别将立方体容器1的两个等同空间内注入等体积的100摄氏度的热水和0摄氏度的冰水，通过串联的TEC半导体2，同时将接线端5外接一个小型的用电器，包括但不仅限于小灯泡、小电风扇，以观察到小灯泡或小电风扇转动的情况，表明系统在向外释放电能，此时立方体容器1两个等同空间内的温度计4上显示的温度数值在不断接近，这表明系统在从左热右冷的低熵有序状态向左右同一温度的高熵无序状态过渡，该过程向外释放电能。
[0013]待装置内部两端达到热平衡后，可以从小电灯泡或小电风扇的转动情况观察得出系统不在向外释放电能，此时将TEC半导体2两端的接线端5输入直流电源，由TEC半导体2的帕尔贴物理效应，可以观察到随着外界向系统输入电能的过程，TEC半导体2两端水的温度逐渐回复初始状态，该过程正是一个释放电能、熵增过程的逆过程，系统由无序的状态再次回到初始的左冷右热的有序状态。
[0014]上述第一个过程系统向外释放能量，熵增，第二个过程外界向系统输入能量，熵减；本技术巧妙地印证了热力学第二定律中自然界一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的，同时以直观的方式演示了熵增熵减与能量之间的关系，且本技术结构简单，成本低廉，所用TEC半导体2方便购买，无需其他复杂的实验设备，同时容易操作，现象明显，可有效加强学生对于熵概念的理解。
[0015]尽管已经示出和描述了本技术的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本技术的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本技术的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种物理教学用热力学第二定律定律演示仪器，包括立方体容器（1）、TEC半导体（2）、温度计插孔（3）、温度计（4）、接线端（5）和注水口（6），其特征在于：立方体容器（1）通过串联的TEC半导体（2）分成两个等同的空间，TEC半导体（2）两端均设有接线端（5），接线端（5）与外部小型用电器或直流电源连接，且立方体容器（1）的...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡自豪，张计才，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：新型
国别省市：