- •Министерство образования и науки Российской Федерации
- •2. Описание экспериментальной установки
- •3. Проведение опыта и результаты эксперимента Порядок проведения опыта
- •4. Обработка результатов эксперимента
- •Определение теплоемкости без учета внешнего теплообмена установки
- •5. Выводы по работе
- •Библиографический список
- •Содержание
Определение теплоемкости без учета внешнего теплообмена установки
В этом варианте расчета считается, что вся теплота нагревателя идет только на нагрев воздуха и соответствует выражению
, (4.5)
где ∆t – разница температур воздуха на выходе из сосуд Дюара t2 и входе в него t1.
Расчетное выражение средней массовой изобарной теплоемкости воздуха в этом случае будет соответствовать виду
. (4.6)
Определение теплоемкости с учетом внешнего теплообмена установки
При наличии передачи или получения теплоты воздухом со стороны внешней среды в правую часть выражения (4.5) необходимо добавить второе слагаемое
, (4.7)
где Qвн – внешняя теплота, подведенная к воздуху или отведенная от него.
Внешняя теплота может быть как положительной, так и отрицательной. При Qвн>0 происходят потери теплоты во внешнюю среду через стенки сосуда Дюара или часть теплоты электронагревателя идет на прогрев стенок этого сосуда. В случае когда Qвн<0, нагрев воздуха частично осуществляется за счет того, что сосуд Дюара имеет температуру выше, чем температура воздуха в нем (такое возможно, когда опыт проводится на неостывшей установке).
Для учета внешней теплоты при определении теплоемкости принимаем в качестве постоянных расход воздуха, теплоемкость воздуха и внешнюю теплоту. Определение теплоемкости в этом случае ведется по результатам двух опытов. Записав уравнение (4.7) для двух опытов как
,
и вычтя из первого второе, получим соотношение
. (4.8)
Расчетное выражение средней массовой изобарной теплоемкости воздуха в этом случае выразится как
. (4.9)
Таблица 3. Теплоемкости воздуха
Средние теплоемкости воздуха |
| |||||||||||||
cpm, |
cvm, |
cpm, |
cvm, |
cpm, |
cvm, |
к |
| |||||||
|
| |||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||
Теплоемкости идеального воздуха | ||||||||||||||
cp, |
cv, |
cp, |
cv, |
cp, |
cv, |
к | ||||||||
| ||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
5. Выводы по работе
1.В ходе данной работы была экспериментально определена средняя массовая теплоемкость воздуха при постоянном давлении. Cpm=1160Дж/кг*К, Сpm=11700 Дж/кг*К,в интервале температур от 18°С до 41.8°С в первом опыте, в интервале температур от 18°С до 70.05°С во втором. 2.Сравнив найденную величину Cpm с её значениями из справочных данных (Сp=1.003-1.008 КДж/(кг*К) в интервале температур от 10°С до 80 °С) установили относительную погрешность этого значения составляет 16,4% по отношению к значениям справочных данных.
3. Вычислив величины средних теплоемкостей воздуха: массовой при постоянном объеме Cvm; объемных при постоянном давлении и при постоянном объеме при нормальных условиях C’pm; C`vm; мольных µСpm и µСvm и величину К= Сpm/Сvm и сравнив с данными теплоемкости идеального двухатомного воздуха, установили, что их численные значения практически одинаковы, следовательно в данном диапазоне температур для определения изобарных и изохорных теплоемкостей воздуха можно использовать формулы для расчета теплоемкоемкостей идеальных газов, не зависящих от температуры. Небольшая погрешность связана с возможной неисправностью установки и неточностью измерений. Тем не менее методы измерения теплоемкости воздуха при постоянном давлении и объеме я освоила
.