3.2. Описание экспериментальной установки.

Денис, делать электронный вариант схемы

Экспериментальная установка выполнена по методу пьезометра постоянного объема. Основными её узлами являются сосуд высокого давления (пьезометр) 13 (выполненный из нержавеющей стали Х18НIОT), помещённый. в жидкостной термостат, масляно-водяной разделитель 10, грузопоршневой манометр МП-бОО, баллон с исследуемым газом 1 и вакуумная система.

Термостат оснащён пропеллерной мешалкой 12 и холодильником 6, по которому прокачивается вода. Для регулирования температуры в термостате установлен, контактный термометр. Температура в опытах измеряется с помощью стеклянного жидкостного термометра 11. За положением уровня воды в разделительном устройстве можно наблюдать в стеклянной трубке 8.

Давление газа в пьезометре передается через балластный•капилляр 7 на разделительное устройство 6, 10 и измеряется грузопоршневым манометром класса 0,05. Объем горячей зоны пьезометра 250,15 см³, объем балластного объема 7,51 см³.

3.3. Подготовка установки и методика проведения опыта.

Перед началом опыта уровень воды в трубке 8 необходимо понизить с помощью грузопоршневого манометра ниже вентиля 14.

Затем вентиль 14 закрывается, балластные объемы и соединительные магистрали тщательно вакуумируются (вентиль 2 закрыт, 3 и 5 – открыты).

Заправка исследуемым веществом производится из баллона 1, при этом вентиль 3 должен быть закрыт, а вентиль 2 открыт. После подачи первой порции газа (Р = 0,1...0,3 МПa) можно медленно открыть вентиль 14, предварительно уравняв давление в грузопоршневом манометре и давление газа в пьезометре.

Заправка ячейки производится до заданного преподавателем давления (2,0...3,0 МПа). По окончании заправки пьезометра исследуемым веществом вентили 2 и 5 закрываются и установка считается готовой к проведению исследования сжимаемости газа. Работа с грузопоршневым манометром производится по инструкции, имеющейся на установке.

Опыты проводятся по изохорам.

Контактный термометр термостата настраивается на определенную температуру, включаются мешалка, нагреватели и холодильник (при Т, близких к комнатной температуре).

В процессах установления температурного режима необходимо следить за уровнем жидкости в трубке 8, поддерживая его на заданной отметке.

Для получения правильных значений коэффициента сжимаемости необходимо добиться, чтобы каждое зафиксированное состояние было равновесным. При этом температура термостата и температура газа в, пьезометре будут равны между собой. Равновесное состояние можно считать установленным, если при постоянной температуре термостата давление в пьезометре не изменяется в пределах 2∙10³ Па в течение 5...10 минут. Параметры этого состояния следует внести в протокол наблюдений (не менее 4-х измерений каждого параметра).

После снятия показания термометра и манометра необходимо перейти к следующему температурному режиму увеличив температуру термостата на 10К.

3.4 Обработка результатов измерений.

Метод пьезометра постоянного объема заключается в том, что в сосуде объёма V, определенного тарировкой, в процессе эксперимента изменяется Р и Т исследуемого вещества, при неизменной массе вещества ( при исследовании по «изохорам»).

Величина удельного объема при давлении Р и температуре опыта рассчитывается из соотношения

. (3.6)

В лабораторной работе опыты проводятся с неономзаменить по линиям, близким к изохорам: температура и давление изменяются путём последовательного нагрева пьезометра.

Объём пьезометра при температуре Т и давлении Р определяется по известной его величине V₂₉₃ при температуре 293,I5K и атмосферной давлении ( 10⁵ Па) и значениям термической и барической деформаций

. (3.7)

Величина термической деформации рассчитывается по формуле

, (3.8)

где - коэффициент линейного расширения материала пьезометра (для стали Х18НIОT = 17,06∙10⁶1/К).

Барическая деформация находится по формуле

, (3.9)

где Р в Па, - в м³. Данная поправка мала и её можно не учитывать.

Масса исследуемого вещества в пьезометре в любом равновесном состоянии определяется из соотношения

, (3.10)

где - масса вещества в горячей зоне пьезометра (при температуре опыта);

- масса вещества в балластных объёмах (при температуре окружающей среды);

- объём магистралей от пьезометра до вентиля 5 и до уровня жидкости в трубке 8.

Количество вещества в балластном объёме находится по таблицам [1]

, (3.11)

Изменением балластного объема от температуры и давления можно пренебречь. Давление в пьезометре при установлении равновесного состояния равно

, (3.12)

где - барометрическое давление (измерить);

- давление, измеренное грузопоршневым манометром;

- поправка на гидростатический столб жидкости в магистралях (измерить).

Давление на грузопоршневом манометре может быть определено по зависимости

, (3.13)

где - давление, создаваемое суммой концентрических грузов;

- масса разновесов;

F = 0,05001 см² – эффективная площадь поршня;

g – 9.8074 м/c² – ускорение свободного падения на широте г. Одесса.

g_H – 9.80665 м/c².

С учётом перечисленных поправок расчётная формула для удельного объёма приобретает вид

, (3.14)

Полученные значения удельного объёма позволяют по формуле (3.1) рассчитать коэффициент сжимаемости, что, в свою очередь, даст возможность определить по зависимости (3.3) значение второго вириального коэффициента В.

Таким образом, измерения удельного объема, проведенные в этой работе, позволяют составить простейшее уравнение состояния реального газа (с одним вириальным коэффициентом).

Полученные значения второго вириального коэффициента необходимо сопоставить с литературными данными [1], которые могут быть рассчитаны по обобщённой зависимости /2/

, (3.15)

где .

Значения коэффициентов равна:

Для неона , T_Б = 122,10К.

Денис! нужно определиться с веществом и сравниваться с ГСССД или Рефпроп