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

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,.