3. Экспериментальная установка и методика опыта
Экспериментальный стенд (рис. 2) включает термоизолированную емкость 1, внутри которой размещен электронагреватель 2 и термоэлектрический преобразователь (хромель-копелевая термопара) 3. Давление внутри емкости измеряется водяным U – образным дифференциальным манометром 5. Электропитание к нагревателю подводится от источника питания 7. Последовательно с нагревателем в цепь электропитания включено образцовое сопротивление Rо, падение напряжения на котором позволяет определить электрическую мощность, подводимую к нагревателю 2. Падение напряжения на нагревателе Uн и на образцовом сопротивлении Uо измеряется мультиметром, подключенным к разъемам 8.
При подготовке стенда к работе U – образный дифманометр заливают дистилированной водой примерно до середины и закрывают открытую трубку резиновой пробкой, закрывают краны К1 и К2, измеряют высоту уровня h1 в закрытом колене дифманометра. Включают измеритель температуры, измеряют температуру t1, включают источник питания, подключают мультиметр для измерения Uн. Включают тумблер Uн и устанавливают ручкой регулировки источника питания значение Uн для первого опыта (в пределах 3…5 В).
После достижения стационарного режима (т.е. постоянного значения температуры t1) снимают показания измерителя температуры t2 и дифманометра h2.
Рис. 2
Повторяют опыт для нескольких значений температуры t1, устанавливая новые значения напряжения Uн.
Между опытами открывают краны К1 и К2 и охлаждают емкость продувкой воздуха от компрессора 9.
Обработка результатов опыта
Если пренебречь изменением плотности воздуха в закрытом колене дифманометра, то формула (6) для расчета термического коэффициента изменения давления α приводится к виду:
.
Данные измерений и расчетов заносятся в форму 2.
4. Содержание отчета
Отчетом
является заполненная форма. Следует
сопоставить полученные значения α со
значением принятым по международному
соглашению
.
Форма 2
№ п/п |
Uн, B |
h1, мм |
t1, oC |
h2, мм |
t2, oC |
Α, 1/К |
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
Литература: [1], с. 12…14.
Лабораторная работа 3
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ АДИАБАТЫ ВОЗДУХА
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Экспериментальное определение показателя адиабаты при расширении воздуха.
2. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Адиабатные процессы совершаются без теплообмена между рабочим телом и окружающей средой. При адиабатном сжатии газа увеличение внутренней энергии газа достигается за счет подведенной извне работы. При адиабатном расширении работа расширения совершается за счет уменьшения внутренней энергии газа. Уравнение адиабатного процесса
const,
где k – показатель адиабаты, равный отношению теплоемкостей при постоянном давлении ср и при постоянном объеме сv:
.
Для воздуха и для других двухатомных газов k = 1,4.
В технической термодинамике рассматривают обратимые адиабатные процессы, т.е. они совершаются без изменения энтропии, в них отсутствуют необратимые потери энергии. Однако, чтобы термодинамический процесс был обратимым, необходимо соблюсти два условия:
1) рабочее тело должно находиться в равновесном состоянии, т.е. во всех точках данного объема параметры состояния в данный момент должны быть одинаковыми;
2) разность температур между рабочим телом и внешней средой в каждый момент должна быть бесконечно малой.
В реальных процессах эти условия не соблюдаются, поэтому сжатие и расширение газа только условно можно считать адиабатными процессами. С некоторым приближением принимаются адиабатными процессы сжатия воздуха в компрессоре, расширения при истечении газа через сопла, расширения продуктов сгорания в цилиндрах ДВС и в лопаточных решетках турбин и т.д.