Описание лабораторной установки

Рис.1.2 – Схема лабораторной установки

Стеклянный сосуд 1 (рис.1.2) соединен трубкой с насосом 5 через кран 4. С помощью крана 2 сосуд может сообщаться с окружающей средой. Давление в сосуде измеряется манометром 3.

Порядок выполнения работы

Открывается кран 4 и в сосуд нагнетается воздух до избыточного давления 20-30 мм. вод. ст., кран 4 закрывается. После того, как нагревшийся при нагнетании воздух охладится до температуры окружающей среды и показания манометра перестанут изменяться, измеряют давление р₁, которое соответствует точке 1 на рис.1.1.

Затем необходимо открыть кран 2 и быстро выпустить часть воздуха из сосуда. Истечение воздуха будет сопровождаться падением давления и температуры.

Процесс 1-2 (истечения воздуха) можно считать адиабатным ввиду его кратковременности (теплообменом за короткое время можно пренебречь). Сразу после процесса 1-2 закрывают кран 2 и измеряют давление р₂.

В результате теплообмена с окружающей средой происходит изохорный нагрев воздуха 2-3. При этом температура в сосуде возрастает до температуры окружающей среды, что можно определить по показаниям манометра. Они перестанут изменяться. Давление при этом повысится до р₃.

Для повышения достоверности опыт нужно повторить 5 раз. Окончательным результатом лабораторной работы можно считать среднее арифметическое по пяти замерам. По полученному экспериментально показателю адиабаты рассчитывают теплоемкости С_р и С_v.

Результаты проводимых исследований заносятся в таблицу. Форму таблицы студенты выбирают сами.

Содержание отчета

1. Краткие сведения об адиабатном процессе.

2. Данные об экспериментальной установке, ее устройстве, принципе действия, особенностях работы и измерений. Схема установки.

3. Примеры расчета показателя адиабаты и теплоемкостей воздуха.

4. Заполненная таблица испытаний.

5. Расчет погрешностей (приложение Б).

6. Выводы по работе.

Контрольные вопросы

1*. Что такое адиабатный процесс? Как он обеспечивается в данной работе? Какие условия необходимы для протекания адиабатного процесса?

2*. Рассказать ход работы.

3*. Для чего нужна третья точка (p₃, v₃)?

4. Показать математически и графически зависимость между p и Т, между v и Т в адиабатном процессе.

5. Расписать формулу определения показателя адиабаты и упростить ее.

6. В каком случае необходимо пользоваться логарифмической формулой для определения показателя адиабаты?

7. От чего зависит показатель адиабаты?

8. Как, зная показатель адиабаты, определить изобарную и изохорную теплоемкости?

9. Почему в адиабатном процессе расширения тела температура убывает, а при сжатии – увеличивается?

10. При каких условиях политропные процессы переходят в изохорный, изобарный, изотермический и адиабатный?

Литература

1. Теплотехника./ В.Н. Луканин [и др. ];/ Под редакцией В.Н. Луканина.- 2-е изд. – М.: Высшая школа, 2000.

2. Кудинов В.А. Техническая термодинамика./Кудинов В.А., Карташов Э.М. – М.: Высшая школа, 2005.

3. Карминский В.Д. Техническая термодинамика. – М.: Высшая школа, 2005.