Определение теплоёмкости воздуха. Освоение методики калориметрического эксперимента на примере определения изобарной теплоёмкости воздуха

Страницы работы

12 страниц (Word-файл)

Содержание работы

Федеральное агентство по образованию

КРАСНОЯРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Теоретическая и общая теплотехника»

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Теплотехника»

170100 ДФ 23010.05 Л-2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОЁМКОСТИ ВОЗДУХА

Выполнил: студент гр. НТ 83–1

Новик Василий Васильевич

Проверил:

Фёдоров Глеб Валентинович

Красноярск 2005


Цель работы

1.  Изучение первого закона термодинамики и теплоёмкости газов.

2.  Освоение методики калориметрического эксперимента на примере определения изобарной теплоёмкости воздуха.

Описание опытной установки

Основной частью установки является стеклянный проточный калориметр 1. То размещенного в нем электронагревателя 2 подводится тепло к протекающему воздуху.

Воздух засасывается из помещения и продвигается по калориметру под действием электронасоса 3. Производительность последнего измеряется газосветчиком 4, а регулируется с помощью автотрансформатора 5.

Потребляемая нагревателем мощность измеряется ваттметром 6. В целях изменения тепловых потерь в окружающую среду калориметр помещен в теплоизолированную стеклянную оболочку. Температура воздуха на входе в калориметр и на выходе из него измеряется ртутными термометрами 7 и 8.


Протокол записи измерений

, с

,

Сº

Сº

N, Вт

Р, мм. рт. ст.

0

6,69

22

22,4

92,5

736

300

7,53

25,6

33,6

600

8,3

27,8

35,8

900

9,08

29,4

36,8

1200

9,87

30,6

37,8

1500

10,66

31,6

38,4

Стационарный режим

1800

11,46

31,8

39

2100

12,24

32,2

39,2

2400

13,04

32,2

39,4

Обработка результатов измерений

1.  Определяем величину объемного расхода воздуха через калориметр

Вычисляем разность показаний газового счетчика:

.

Вычисляем величину объемного расхода воздуха через калориметр :

.

2.  По формуле  рассчитываем среднюю изобарную объемную теплоёмкость воздуха  в интервале температур . Величина теплового потока Q в этой формуле равна мощности N электронагревателя. Объёмный расход воздуха в этой формуле, приведенный к нормальным условиям, можно найти из объединенного закона Бойля-Мариотта и Гей-Люссака, если допустить, что воздух по своим свойствам близок к идеальному газу:

, где .

Вычислим среднеарифметические значения для выходной температуры газа:

 Сº,

=736 мм. рт. ст

 мм. рт. ст

 Сº,

Вычисляем среднюю изобарную объемную теплоёмкость воздуха :

3.  Вычисляем величину расхождения между экспериментально определенной теплоёмкостью  и табличным значением :

%%

4.  Найти значение средней массовой теплоёмкости по следующему соотношению:

– условная молекулярная масса воздуха, кг/моль.

5.  Ввиду сделанного ранее допущения об идеальности воздуха для определения изохорной массовой теплоёмкости воздуха можно использовать формулу Майера:

, где R – универсальная газовая постоянная для воздуха кДж/кг·К.

6.  Вычисляем показатель адиабаты для воздуха:

7.  Рассчитаем для воздуха величину внутренней энергии и, энтальпии I, энтропии s, при температуре по следующим формулам для идеального газа (с нулевым отсчётом от нормальных условий):

;

;

.

Контрольные вопросы

1.  Аналитическое выражение первого закона термодинамики (для неподвижного газа и для потока).

, где q – удельное количество теплоты; l – удельная работа; u – удельная внутренняя энергия; q, l, u выражаются в Дж/кг.

Это уравнение выражает аналитическую формулировку первого закона термодинамики, согласно которой подведенная к системе теплота расходуется на увеличение внутренней энергии системы и на совершение работы против приложенных к телу внешних сил.

Если рассматривать внешнюю кинетическую энергию рабочего тела (скорость тела с>0), что характерно для течения газа (или жидкости), то уравнение термодинамики примет вид:

Это уравнение используется в термодинамики при исследовании процессов устанавливающего течение газа, при котором каждая из точек потока имеет вполне определенные постоянные параметров состояния и скорости. Предполагают, что параметры и скорость меняются от сечения к сечению потока бесконечно мало. Это позволяет считать, что газ последовательно проходит при движении через большое количество непрерывных равновесных состояний, и рассматривать течение как термодинамически равновесное. Если при этом отсутствует трение и теплообмен с внешней средой, то течение газа считают обратимым, а при наличии трения обратимым.

2.  Определения, обозначения и размерности теплоёмкостей.

Истинная теплоёмкость рабочего тела определяется отношением количества подведенного к рабочему телу или отведенного от него в данном термодинамическом процессе теплоты к вызванному этим изменению температуры тела. Здесь имеется ввиду общий случай, т. е. процесс, который сопровождается теплообменом с внешней средой.

Похожие материалы

Информация о работе

Предмет:
Теплотехника
Тип:
Отчеты по лабораторным работам
Размер файла:
263 Kb
Скачали:
0