2.4 Обработка результатов измерений.

Полученные в опыте значения давления насыщенного водяного пара следует сравнить с табличными значениями, приведенными в [7], и вычислить величины отклонений между ними. Эти отклонения в дальнейшем следует сопоставить с рассчитанной величиной максимально возможной полной погрешности в определении экспериментальных значений давления насыщенных паров. Далее экспериментальные данные нужно нанести на график в координатах P, T и соединить полученные точки плавной линией, которая и будет являться кривой давления насыщенного пара для исследованного интервала температур.

Аналогичную процедуру следует проделать и на графике в координатах lnP, 1/T, после чего аппроксимировать полученную зависимость давления насыщенного пара от температуры уравнением вида (2.5)

,

в котором постоянные А и В следует определить по результатам аппроксимации.

Для полученных в опыте точек, используя уравнение Клапейрона-Клаузиуса (2.1), вычислить значение теплоты парообразования

.

Необходимые для этого расчета величины удельных объемов жидкости и пара на линии насыщения V' и V'' могут быть взяты из таблиц термодинамических свойств воды и водяного пара [7], а значения можно получить графически, дифференцируя рассчитанные по зависимости (2.5) данные по давлению насыщенного пара. В этом случае определится как тангенс угла наклона касательной к кривой упругости, построенной в координатах Р, Т , в точке, для которой определяется теплота парообразования.

Рассчитанные значения теплоты парообразования r_расч нужно сравнить с табличными данными [7] и вычислить относительную величину отклонений между сопоставляемыми данными.

, (2.6)

В координатах r,Т построить температурную зависимость для теплоты парообразования.

2.5 Оценка погрешности результатов измерения.

Так как давление насыщенного пара чистого вещества является функцией одной лишь температуры, то полная относительная ошибка с учетом ошибки отнесения может быть рассчитана как

. (2.7)

где - абсолютная ошибка измерения давления деформационным манометром.

Следует напомнить, что абсолютная ошибка измерения температуры не только определяется погрешностью приборов, примененных для измерения температуры, но и включает случайные ошибки измерения температуры, обусловленные, в частности, неравновесностью реализуемого термодинамического состояния. Применительно к данной экспериментальной установке это означает, что величина " зависит от того, как точно температура гильзы, где расположена термопара, близка к температуре поверхности жидкости.

Между тем, температура сосуда по высоте может быть неодинаковой и, соответственно, температура жидкости у границы раздела пар-жидкость будет различной в зависимости от местонахождения этой границы.

2.6 Методические указания.

До проведения работы необходимо изучить основные теоретические положения, связанные с измерениями плотности жидкости при нормальных условиях, схему экспериментальной установки, методику проведения опыта и составить письменный план, содержащий последовательность выполняемых операций (методику). План утверждается преподавателем и является частью отчета.

Рекомендуемая форма протокола наблюдений:

№экспер. точки	Время наблюдения	Результаты прямых измерений
		т.э.д.с.:Т,К	Р, дел.шкалы	Р, МПа

По литературе должны быть изучены следующие вопросы:

1. .Экспериментальные методы измерения давления насыщенного пара.

2. Единицы измерения давления в системе СИ, СГС и технической.

3. Зависимость давления и теплоты испарения от температуры.

ЗАДАНИЕ

1. Провести исследование изохорных процессов нагревания воды и водяного пара.

2. Вычислить теплоту парообразования.

3. Построить графики .

4. Аппроксимировать полученные экспериментальные данные уравнением .

3. Провести анализ результатов исследования. Построить графики

4. Оценить погрешность полученных результатов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Кирилин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика – М.: Энергия, 1968, 472 с.

2. Шпильрайн Э.Э.,Кессельман П.М. Основы теории теплофизических свойств веществ – М.:Энергия, 1971, 247 с.

3. Хала Э., Пик И., Фрид В., Вилим С. Равновесие между жидкостью и паром – М.: Изд-во ИЛ, 1962, 438 с.

4. Зубарев В.Н., Александров А.А. Практикум по технической термодинамике – М.: Энергия, 1971, 351 с.

5. Конспект лекций по курсу «Экспериментальная теплофизика».

6. Чертков А.Г. Единицы физических величин – М.: Высшая школа, 1977, 286 с.

7. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей – М,: Наука 1972.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Нарисуйте фазовую диаграмму чистого вещества.

2. Какие существуют методы исследования Р-Т зависимости чистых веществ.

3. Сформулируйте правило фаз Гиббса.

4. Сформулируйте правило Планка –Гиббса.

5. Назовите условия установления термодинамического равновесия.

6. Опишите методику проведения эксперимента.

7. Запишите уравнение Клапейрона – Клаузиуса.

8. Объясните устройство экспериментальной установки.

9. Укажите методически недостатки, имеющиеся по Вашему мнению в экспериментальной установке. Укажите способы их устранения.

10. Какой пар называется насыщенным?

11. Какова размерность теплоты парообразования?

12. Справедливо ли уравнение Клапейрона – Клаузиуса для растворов?

13. На что расходуется теплота парообразования?

14. Как изменяется теплота парообразования с увеличением температуры?

15. При каких давлениях справедливо уравнение Менделеева - Клапейрона?

16. Каков должен быть удельный объём заправки ячейки исследуемым веществом, для того, что бы исследовать кривую упругости во всем интервале температур?

17. Что такое Критерий Риделя?

18. Что произошло, если давление в измерительной ячейке с увеличением температуры стало быстро изменяться?

19. Как будет изменяться уровень жидкости в измерительной ячейке, если удельный объём заправки больше критического?

20. Как будет изменяться уровень жидкости в измерительной ячейке, если удельный объём заправки меньше критического?

21. Каков физический смысл погрешности отнесения давления по температуре?

22. Как будет изменяться погрешность отнесения давления по температуре с увеличением температуры?

23. Как рассчитать абсолютную погрешность прибора, если известен его класс точности?

24. Что такое класс точности измерительного прибора?

25. Чем отличается измерительный прибор от преобразователя?

26. Что такое абсолютное давление?

27. Что такое относительное давление?

28. Какое давление в экспериментальной установке измеряет манометр: абсолютное или относительное?

29. Как рассчитать абсолютную погрешность измерения температуры термопарой?

30. Как определить температуру, если холодный спай термопары не термостатируется в тающем льду?

31. Что такое статическое равновесное давление?

32. Что такое динамическое равновесное давление?

33. Возможно ли достижения статического термодинамического равновесия в измерительной ячейке данной конструкции?

34. Какова должна быть выполнена модернизация установки для того, что бы можно было добиться статического равновесного давления?

35. Что такое «стандартная градуировка» термопары?

36. Что такое «чувствительность термопары»?

37. Каков физический смысл эффекта Зеебека?

38. Какие недостатки присущи деформационным манометрам?

39. Какой смысл процедуры аппроксимации?

40. Объясните метод «наименьших квадратов» при аппроксимации экспериментальных данных?