Звіт по роботі повинен включати:

1. Мету і опис основних етапів проведення лабораторної роботи.

2. Принципову схему експериментальної установки та її опис.

3.Таблицю результатів вимірів та детальну обробку результатів досліджень.

4. Графік залежності

Контрольні запитання

1. Пояснити, що таке температурне поле.

2. Дати визначення та навести математичний запис стаціонарного, нестаціонарного, одно-, дво-, та тривимірного температурних полів.

3. Сформулювати та записати математичний вираз гіпотези Фур’є.

4. Фізичний смисл та розмірність коефіцієнта теплопровідності.

5. Що таке тепловий потік, градієнт температури ?

6. Механізм передачі теплоти через теплопровідність у газах, рідинах, металах, будівельних та теплоізоляційних матеріалах.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2

Визначення теплоємності повітря

Метою роботи є ознайомлення з методикою проведення калориметричного досліду та експериментальне визначення теплоємності повітря при постійному тиску залежно від температури.

Завдання

1. Виміряти температуру повітря на вході і на виході з установки, а також напругу і струм, які подаються на нагрівач, при заданих режимах роботи установки.

2. Визначити кількість теплоти, яка витрачається на нагрівання повітря, середню ізобарну масову та об’ємну теплоємності, показник адіабати.

3. Побудувати графіки залежності теплоємностей від температури.

Загальні відомості

Відношення елементарної теплоти dq, яка підведена у будь-якому процесі до одиниці кількості речовини при нескінченно малій зміні її стану, до зміни температури dt називають істинною питомою теплоємністю речовини в даному процесі:

. (2.1)

У практичних розрахунках при визначенні кількості теплоти використовується середня теплоємність С_m, яка характеризується відношенням кількості теплоти q до кінцевої різниці температур t₂ і t₁ :

. (2.2)

Істинна і середня теплоємності можуть бути віднесенні до кількості речовини, вираженої у кілограмах, кубічних метрах, молях. Відповідно до цього розрізняють теплоємність:

масову C_x - теплоємність 1 кг , кДж/кг·К;

об‘ємну ^` - теплоємність 1 м³, кДж/ м³·К;

мольну μC_x - теплоємність 1 моля, кДж/кмоль·К.

Зв’язок між названими теплоємностями такий: C_х= (2.3) ; , (2.4)

де - питомий об’єм, м³/кг; - густина кг/м³; 22,4 – число Авогадро, л/моль.

Теплоємність залежить також від характеру процесів – ізобарного або ізохорного.

Для ідеальних газів зв’язок між ізобарною C_p та ізохорною С_v теплоємностями встановлюється рівнянням Майєра:

, (2.5)

або для мольних теплоємностей:

. (2.6)

Теплоємність газів у процесі із сталим тиском (ізобарна С_р) більше теплоємності у процесі із сталим об’ємом (ізохорної С_v), тому що у процесі із сталим тиском підведена теплота витрачається не тільки на зміну внутрішньої енергії (як це має місце у процесі із сталим об’ємом), а також і на виконання роботи проти зовнішніх сил. У процесі із сталим об’ємом робота дорівнює нулю.

Відношення С_р до С_v називається показником адіабати :

. (2.7)

Показник адіабати для ідеальних газів згідно з класичною молекуляр­но-кінетичною теорією, яка встановлює залежність теплоємності тіль­ки від атомності газів, не залежить від температури.

Для визначення теплоємності повітря використовується метод проточного калориметра. Повітря, яке продувається вентилятором через калориметр, нагрівається від температури t₁ до t₂ за рахунок підведеної теплоти Q. Якщо при сталому режимі визначити кіль­кість повітря V, то шляхом розрахунку можна знайти теплоємність повітря.