МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ТЕХНОЛОГІЙ І ДИЗАЙНУ

«Теплотехніка»

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДО ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ

для студентів усіх спеціальностей та форм навчання

Затверджено на засіданні кафедри тепломасообмінних процесів Протокол № ___ від “___” ___________ 2011 р.

Київ КНУТД 2011

Термодинаміка і теплопередача. Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт для студентів усіх спеціальностей та форм навчання. /Укладачі: Глибін В.І, к.т.н., доц., Злотенко Б.М., д.т.н., проф., Романюк О.О., к.т.н., доц. /

(на укр. мові) - К.: КНУТД, 2011. - 60 c.

Укладачі: Глибін В.І., Злотенко Б.М., Романюк О.О.

Лабораторна робота № 1

ВИМІРЮВАННЯ ТЕПЛОЄМНОСТІ ПОВІТРЯ

1. Мета роботи

Мета роботи – поглибити знання з розділу «Властивості ідеальних газів. Теплоємність газів»; ознайомитися з основними принципами проведення калориметричного досліду.

2. Завдання

1. Виміряти середню об'ємну ізобарну теплоємність повітря методом проточного калориметру.

2. За даними вимірювань розрахувати масову ізобарну і масову ізохорну теплоємності повітря.

3. Оцінити точність одержаних експериментальних даних і порівняти їх з наведеними в літературі.

3. Загальні відомості

Теплоємністю називається фізична величина, яка чисельно дорівнює кількості теплоти, необхідної для зміни температури тіла на один градус.

Якщо кількість теплоти віднести до одиниці кількості речовини, теплоємність буде питомою:

масовою – с , кДж/кг·К;

молярною – с_µ, кДж/кмоль·К;

об'ємною – с´, кДж/м³_ну·К;

де м³_ну – кубічний метр за нормальних умов, Р_ну=760мм рт. ст; Т_ну=273,15 К.

Між питомими теплоємностями існують такі співвідношення:

; ; , (1.1)

де µ – молярна маса газу, кг/кмоль;

V_µ – молярний об'єм газу, м³/кмоль;

ρ – густина газу, кг/м³.

Залежно від процесу, в якому здійснюється підведення або відведення теплоти, теплоємність може змінити своє значення від 0 (в адіабатному процесі) до ±∞ (в ізотермічному процесі). Велике практичне значення мають теплоємності в ізобарному с_р і в ізохорному с_v процесах.

Для ідеального газу справедливо співвідношення, так зване рівняння Майєра:

с_p – с_v = R (1.2)

де R – питома газова стала, кДж/(кг·К).

У термодинамічних розрахунках часто використовується відношення с_р до с_v, або показник адіабати (k):

(1.3)

Відповідності до молекулярно-кінетичної теорії теплоємність ідеальних газів не залежить від температури; залежність теплоємності реальних газів від температури встановлюють експериментально. Теоретичні значення теплоємності газів залежно від температури розраховуються на основі спектроскопічних даних з використанням квантової статистики і наводяться у відповідних таблицях.

Розрізнюють дійсну теплоємність при даній температурі , тоді ,(де Т₁,Т₂ – границі інтервалу температур) і середню в інтервалі температур ΔТ=Т₂-Т₁ теплоємність , звідки .