Лабораторна робота 3 визначення показника адіабати повітря

Ціль - експериментально визначити показник адіабатного процесу для одного з найбільш поширених робочих тіл - повітря й порівняти експериментальні дані з розрахунковими.

2.1 Загальні вказівки

Перед виконанням лабораторної роботи вивчите дійсні методичні вказівки, що відповідають поділи робіт [3,4], підготуйте відповіді на контрольні питання й заготовте бланк звіту.

Для виконання дійсної роботи необхідно знати такі основні положення:

1. Термодинамічний процес, у якому до системи не підводиться й від системи не приділяється теплота (без теплообміну з навколишнім середовищем) називають адіабатним (dq = 0). Термодинамічна система, у якій протікає адіабатний процес, являє собою систему, обмежену оболонкою, постаченою ідеальною теплоізоляцією. У реальних умовах процес є адіабатним у тих випадках, коли система постачена гарною теплоізоляцією з низькою теплопровідністю, або процес зміни стана робочого тіла (газу) відбувається настільки швидко, що практично не встигає здійснюватися теплообмін між робочим тілом і навколишнім середовищем, тобто цей теплообмін зневажливо малий.

2. Запам'ятаєте, що для оборотного адіабатного процесу справедлива рівність

,

тобто оборотний адіабатний процес є в той же час ізоентропним процесом. Для необоротного адіабатного процесу має місце нерівність

T d S> dq; dq = 0; T d S > 0; d S > 0; S₂ > S₁,

тобто необоротний адіабатний процес не є ізоентропним. Рівняння адіабатного процесу можна одержати з рівняння першого закону термодинаміки, приймаючи при цьому dq = 0. Рівняння адіабат-ного процесу має вид (рівняння Пуассона)

(3.1 )

де Р - тиск, Па ( Н / м²);

- питомий обсяг, м³ / кг; к - показник адіабати.

Майте на увазі, що співвідношення (1) справедливо для будь-якого стану тіла (газу, рідини і твердого тіла). Розмір показника адіабати істотно різноманітний в різноманітних фазових станах речовини. Для твердих тіл і рідин розмір к дуже великий, причо-му помітно змінюється з температурою. Для газів і парів розмір к змінюється в залежності від температури щодо слабко, для більшості газів значення к лежить в інтервалі 1.3... 1.7.

3. Повітря при щодо невисоких тисках можна розглядати як ідеальний газ. Для ідеального газу показник адіабати визначається як відношення ізобарної теплоємності до ізохорної теплоємності

к = . (3.2 )

Використовуючи рівняння Майєра С_Р = С_V + R, можна одержати таке рівняння для визначення к

к = 1 + (3.3)

де R - газова постійна,

С_Р - ізобарна теплоємність,

С_V - ізохорна теплоємність,

У загальному випадку показник адіабати може змінитися, тоді в рівнянні адіабати необхідно підставляти середнє значення к_СР

(3.4)

Показник адіабати ідеальних газів залежить від атомності газів (число атомів у молекулах) і від температури. Як відомо, теплоєм-ність ідеальних газів (повітря) мало змінюється з температурою, тому розмір к можна розрахувати по рівнянню (3.3) при відомих значеннях R і або по рівнянню (3.2) при відомих С_Р і .

Показник адіабати можна визначити також із рівняння адіабати, якщо відомі початкові і кінцеві параметри робочого тіла: Р₁, , Р₂, за такою формулою:

(3.5)