Лабораторна робота № 2 визначення теплоємності газів

МЕТА РОБОТИ: вивчити методику визначення теплоємності газів (повітря) та визначити об’ємну і масову теплоємності повітря для сталого тиску.

При виконанні роботи необхідно набути такі знання і вміння:

ЗНАННЯ: визначення теплоємності, види теплоємності методи їх визначення, залежність теплоємності.

ВМІННЯ: визначати теплоємність різного типу.

ОБЛАДНАННЯ І МАТЕРІАЛИ: лабораторна установка.

ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Теплоємністю речовин 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:

q= ( ),

(1)

де –середня питома теплоємність у довільному процесі, характеризує кількість теплоти, яка необхідна для нагрівання одиниці кількості речовини, щоб змінити температуру від .

Звідси:

.

(2)

Кількість речовини може бути виміряна в кг, або молях.

Теплоємність реальних речовин залежить від термодинамічного процесу підведення теплоти. У практичних розрахунках найчастіше використовують теплоємність із підвищенням теплоти за умови сталого об’єму – ізохорна теплоємність ( ), або за сталого тиску – ізобарна теплоємність ( ). Види теплоємностей, їх розмірності та позначення наведено у табл. 1.

Таблиця 1

Види теплоємностей та їх значення

Теплоємність	Мольна, кДж/(моль К)		Масова, кДж/(кг ∙ К)		Об’ємна, кДж/( ∙ К)
	Середня	Істинна	Середня	Істинна	Середня	Істинна
Ізохорна	µ	µ
Ізобарна	µ	µ

Методика вимірювання теплоємності

Ізобарна теплоємність ( ) має велике практичне значення. Її найпростіше визначити експериментальним шляхом. Ізохорну теплоємність ( ) експериментально визначити важко. Тому її розраховують за формулою Маєра, а більш точніше за допомогою диференціальних рівнянь термодинаміки.

Основним методом визначення теплоємності для металів, ізоляторів є метод контактного тепловимірювання. Для визначення теплоємності газів і рідини використовують два методи, а саме: нагрівання окремої порції речовини і проточним калориметром. У лабораторній роботі визначення

Повітря з постійною витратою безперервно проходить через колориметр, до якого підводиться тепло. Вимірявши кількість повітря, кількість теплоти, температуру повітря на вході і виході з колориметра, за формулою(1) легко вирахувати значення теплоємності. Схема проточного колориметра наведена на рис. 1.

Рис. 1. Схема проточного калориметра для визначення теплоємності повітря: 1 – калориметр; 2 – електричний нагрівач; 3 – вентилятор; 4,5 – термометри