Изучение первого закона термодинамики и теплоемкости газов

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего и профессионального образования

КРАСНОЯРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Теоретическая и общая теплотехника»

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

Определение теплоемкости воздуха

Выполнил:

ст-т гр. НТ 84-1

И.А. Кротов

Проверил:

Г.В.Фёдоров

Красноярск 2006

1. Цели лабораторной  работы а) Изучение первого закона термодинамики и теплоемкости газов.

б) Освоение методики калориметрического эксперимента на примере определения изобарной теплоемкости газов

2. Задание на работу

2.1. Усвоить теоретический материал по первому закону термодинамики и по теплоемкости, начертить схему установки и составить форму протокола для записи измерений.

2.2. Провести  опыт по измерению средней изобарной теплоемкости воздуха в интервале температур от комнатной до 30-40 ⁰С методом проточного калориметра.

3.1. Составить отчет по работе, в котором привести:

а) Протокол измерений с подписью преподавателя;

б) Схему установки с марками и ценой деления шкалы приборов;

в) Обработанные результаты опыта ( вычисление , , , k, u, i, s, оценку погрешности опыта и сравнение экспериментального значения  с литературным).

3. Схема опытной установки

Рисунок 3.1 – Схема опытной установки

1- проточный калориметр; 2- электронагреватель; 3- электронасос; 4- газосчетчик; 5- автотрансформатор; 6- ваттметр; 7,8- ртутные термометры

4. Протокол измерений

Таблица 4.1 – Таблица измерений

	W, м3	tвх, 0С	tвых, 0С	N, Вт	Р, мм.рт.ст
0	6,75	23,3	30,6	16,25	737
300	7,43	25	32	16,25	737
600	8,12	26,2	33,1	16,25	737
900	8,78	27,1	34	16,25	737
1200	9,46	27,8	34,4	16,25	737
1500	10,13	28	34,8	16,25	737
1800	10,81	28,3	35	16,25	737

5. Обработка результатов измерений

1. Определим объемный расход воздуха через калориметр

V_t=0,00225,[м³/c]

2. Рассчитываем среднюю изобарную объемную теплоемкость воздуха

=

Q=N , где N- мощность электронагревателя, Вт

3. Находим объемный расход воздуха V_H, приведенный к нормальным условиям, из объединенного закона Бойля- Мариотта и Гей-Люссака, допустив что воздух по своим свойствам близок к идеальному газу

Где T_t=t₁ + 273= 23,3 + 273=296,3,К

4. Вычисляем величину расхождения между эксперементально определенной теплоемкостью  и табличным значением

5. Для интервала температур t₁-t₂ найдем значение средней массовой изобарной теплоемкости

=0,8533,

Где  условная молекулярная масса воздуха, кг/к моль

6. Для определения изохорной массовой теплоемкости воздуха воспользуемся формулой  Майера

= 0,8533 – 0,287 = 0,5663,[кДж/кг*град]

R=287,[Дж/кг*к]

Где R – газовая постоянная воздуха, кДж/кг*град

7. По теплоемкостям вычисляем показатель адиабаты для воздуха

8. Рассчитываем искомые величины

, , , k, u, i, s

U= C_Vm*t₂=0,5663*303,6=171,9,[кДж/кг]

 

i= C_Pm*t₂=0,8533*303,6=259,1,[кДж/кг]

S= C_{Pm=0,8533*0,0906 – (-9,13)= 9,221,[кДж/кг*град]}

Вывод: 1) на опыте я ознакомился с первым законом термодинамики и теплоемкости газов;

2) освоил методику калориметрического эксперимента, определил величину изобарной теплоемкости газа - = 0,8533,.