Фгоу впо «калининградский государственный технический университет»

КАФЕДРА ФИЗИКИ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 300

МОЩНОСТЬ, ТЕПЛОЁМКОСТЬ И КПД НАГРЕВАТЕЛЯ

Методическое указание к выполнению лабораторной работы по курсу общей физики для студентов инженерно-технических специальностей

Калининград

2007

Цель работы:

Изучение теплового баланса нагревателя Овладение методикой многофакторного эксперимента с учётом помех и потерь. Определение сопротивления печи. Определение мощности потерь и теплоёмкости системы.

ПРИНАДЛЕЖНОСТИ:

1. Измерительная система ИСТ-2М.

2. Модуль М01 – печь-термостат.

3. Секундомер.

4. Пустой тигель.

5. Теплоизолирующий кожух (для тигля).

6. Глицерин.

7. Пипетка.

8. Салфетка.

9. Перчатка защитная.

10. Вода водопроводная.

1. ВВЕДЕНИЕ

Термодинамика, не входя в микроскопическое рассмотрение процессов, позволяет делать целый ряд выводов относительно их общего протекания. Весьма обширный класс технических проблем, связанный с переводом энергии из одних форм в другие и с получением за счёт энергии работы, может быть разобран с термодинамической точки зрения.

Одним из основных тепловых свойств является теплоёмкость. Теплоёмкостью тела называется физическая величина, численно равная отношению теплоты , сообщаемой телу, к изменениютемпературы тела в рассматриваемом термодинамическом процессе:

(1)

Теплоёмкость тела зависит от его химического состава, массы тела, его термодинамического состояния, от вида процесса изменения состояния тела, в котором поступает теплота . Для характеристики тепловых свойств однородных тел используются понятия удельной и молярной теплоёмкости.

Удельной теплоёмкостью называется физическая величина , численно равная теплоте, которую нужно сообщить одному килограмму вещества для изменения его температуры на 1К в рассматриваемом термодинамическом процессе:

(2)

Молярной теплоёмкостью называется физическая величина , численно равная теплоте, которую нужно сообщить одному молю вещества для изменения его температуры на 1К в рассматриваемом термодинамическом процессе:

, (3)

где - молярная масса вещества;

-количество вещества.

Таким образом, связь между идля однородного тела имеет вид:

(4)

Внутренняя энергия системы зависит только от внутреннего состояния системы. Внутренняя энергия системы включает в себя энергию всевозможных видов движения и взаимодействия всех частиц (молекул, атомов, ионов и т.д.), образующих рассматриваемую систему. Внутренняя энергия является функцией состояния системы. В отношении функции состояния можно говорить о её запасе в каждом из состояний.

Каждое состояние системы может быть определено заданием определённых величин, характеризующих это состояние. Такие величины называются параметрами. Переход системы из одного состояния в другое происходит под влиянием внешних воздействий, к числу которых относится не только работа внешних сил , но и передача некоторого количества теплоты. В отличие от внутренней энергии системы, которая является однозначной функцией состояния этой системы, понятие теплоты и работы имеет смысл только в связи с процессом изменения состояния системы. Они являются энергетическими характеристиками этого процесса. Нельзя говорить о запасе тепла и работы, которыми обладает система, в различных состояниях.

Первое начало термодинамики:

(5)

- теплота, сообщаемая системе, расходуется на изменение внутренней энергии и на совершение системой работы против внешних сил.

Первое начало термодинамики выражает всеобщий закон сохранения и превращения энергии, но не позволяет определить направление протекания процессов.

Второе начало термодинамики:

- невозможен процесс, единственным результатом которого является превращение всей теплоты, полученной от некоторого тела, в эквивалентную ей работу;

или

- невозможен процесс, единственным результатом которого является передача энергии в форме теплоты от тела менее нагретого к телу более нагретому.

Из второго начала термодинамики следует независимость работы и теплоты, как двух форм передачи энергии.