Лабораторна робота №2 визначення теплоємності газів

Мета|ціль| роботи: Визначити методику визначення теплоємності газів (повітря) та визначити об'ємну і масову теплоємності повітря для сталого тиску.

Обладнання: Калориметр, електричний нагрівач, вентилятор, термометри.

Теоретична частина

Теплоємністю речовини називають кількість теплоти, яка необхідна для нагрівання речовини на один градус. У теплотехнічних розрахунках використовують питому теплоємність, що описує процес нагрівання одиниці кількості речовини на один градус. Наприклад, кількість теплоти у загальному термодинамічному процесі визначається так:

,

де С_xm- середня питома теплоємність у довільному процесі, характеризує кількість теплоти, яка необхідна для нагрівання кількості речовини, щоб змінити температуру від t₁ до t₂.

Звідси:

Кількість речовини може бути виміряна в кг, м³ або молях.

Теплоємність реальних речовин залежить від термодинамічного процесу підведення теплоти. У практичних розрахунках найчастіше використовують теплоємність з підведенням теплоти за умови сталого об'єму – ізохорна теплоємність (С_v), або за сталого тиску – ізобарна теплоємність (С_р). Види теплоємностей, їх розмірності та позначення наведені у табл.2.1

Таблиця 2.1

Класифікація теплоємностей

Теплоемність	масова, кДж/(кг•град)		oоб'емна, кДж/(м3•град)		мольна, кДж/(кмоль•град)
	істина	средня	істина	средня	істина	средня
ізохорна	cv	cvm	c'v	c'vm	μcv	μcvm
ізобарна	cp	cpm	c'p	c'pm	μcp	μcpm

Рис. 2.1. Схема проточного калориметра для визначення теплоємності повітря.

1- калориметр, 2- електричний нагрівач, 3- вентилятор, 4,5 – термометри.

Порядок|лад| виконання роботи

Визначення теплоємності повітря проводимо за допомогою проточного калориметра, основою якого є труба завдовжки 1600мм, а товщина стінки δ = 9мм. У калориметрі (1) розміщений електричний нагрівач (2), який виділяє тепло для нагрівання потоку повітря. Живлення нагрівача здійснюється від автотрансформатора, конструкція якого дозволяє регулювати потужність нагрівача. Вимірювання напруги U і струму у колі нагрівача здійснюється вольтметром та амперметром. Повітря за допомогою вентилятора пропускається через калориметр. Витрату повітря вимірюємо за допомогою трубки Прандтля. Температуру повітря на вході і виході калориметра t₁ і t₂ вимірюється термометрами (4) і (5).

Перед дослідом необхідно включити регулятор(3). Після чого включаємо нагрівач калориметра і регулюємо його потужність так, щоб температура повітря на виході з калориметра була більшою від його вхідної температури на 15-20⁰С. Вимірювання температури на вході t₁ і на виході t₂

З калориметра, а також напруги і струму починаємо проводити після встановлення теплового режиму, тобто через 8-10 хвилин. Вимірювання величини робимо через кожні 3хв. Протягом 12хв. Дані вимірювань заносимо у табл.2.2.

Таблиця 2.2