Другие предметы \ Теоретические основы теплотехники

Исследование изотермного процесса сжатия воздуха: Методические указания к лабораторной работе № 2 по курсу «Теоретические основы теплотехники», страница 2

1 МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

Две стеклянные трубки длиной 0,5 - 0,8 м, резиновая трубка диаметром 5 - 8 мм, длиной 1 м, штатив, измерительная линейка длиной             0,6 - 0,8 м, термометр с пределами измерения 0 - 50 °С, запорный кран, барометр.

2 ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Схема установки представлена на рисунке 2.

Стеклянные трубки 1 и 4 соединенные между собой трубкой 7 заполнены подкрашенной водой и прикреплены к штативу 5. Кран 2 сообщает полость трубки 1 с атмосферой. Трубка 4 перемещается в зажимах штатива вверх и   вниз.    Линейка  3 служит для определения высоты столба воздуха в трубке 1 и измерения напора воздуха в трубке 1. Термометр 6 служит для измерения температуры окружающей среды.

Рис. 2 - Схема установки для изучения изотермного

процесса сжатия воздуха

1 - неподвижная трубка; 2 - кран; 3 - масштабная линейка;                             4 - подвижная трубка; 5 - штатив;. 6 - термометр; 7- резиновая трубка

1) Перед выполнением работы открывается кран 2 и устанавливается трубка 4 так, чтобы вода в трубках 1 и 4 находилась на одном уровне. В начальном состоянии воздух в замкнутом объеме трубки 1 будет находиться под давлением, равным атмосферному p1 = рб, при температуре, равной температуре окружающей среды T1 = Тср и занимать объем V1. Такое положение принимается за начало отсчета величин b1 и a1 .

2) Изменяется положение трубки   4,    трубка фиксируется и через 3 и 5 мин, когда температура в замкнутом объеме трубки 1 сравняется с температурой окружающей среды,  записывается значения b2, определяемые по линейке 3 , в результате получается новое состояние воздуха с параметрами:

 р2 = р2  . 9,8 . а2 , Па;

V2 = (πd2/4) . b2, м3,

где d - диаметр трубки, м;  Т2=Т1= t1 + 273,16.

Определяется масса воздуха в трубке 1 по уравнению m1 =  p1 v1 /(R0T1). Масса воздуха в трубке 1 остается постоянной. Тогда удельный объем   в любом опыте равен vi= Vi /m1, м3/кг.

3) Пункт 2 повторяется 5 - 6 раз.   Результаты измерений и расчетов заносятся в таблицу 1, в   которой   qT определяется   по формуле (2),   DS  - по формуле (3);   Dvi = vi+1 – vi;   для воздуха R0 = 287,1 Дж/(кг.К).

4) По   результатам   расчетов и измерений строятся зависимости      р = f(v)    и q  = f(Dvi ).

Таблица 1- Результаты измерений и расчетов

Номер опыта

bi , м

a i  , мм

Vi , м

vi ,       м3/кг

pi = pб± 9,8.а i,         Па

q,         Дж/кг

DS   Дж/(кг.К)

1

2

3

4

5

6

3 ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА

Отчет оформляется. В   соответствии   с   требованиями  ГОСТ 8.417-81, РД ГОУВПО «КнАГТУ»  013-97, Р 50-77-88. В отчете приводятся: схема установки, результаты эксперимента, расчеты, графики, вывода.

4 TEXHИКA БЕЗОПАСНОСТИ

Ознакомиться с инструкцией по пожарной безопасности и электробезопасности при работе в лаборатории. Изучить методику выполнения работы. Получить разрешение на выполнение работы.

5 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Вывести и дать анализ уравнения состояния изотермного процесса.

2. Вывести уравнение теплоты в изотермном процессе.

3. Как рассчитать изменение энтропии процесса  при T = const?

4. Какие условия нужно соблюдать при выполнении работы, чтобы можно было использовать для расчетов уравнение состояния и первый закон термодинамики?

Скачать файл