- •Методичні вказівки
- •Загальні вказівки до проведення та оформлення студентами лабораторних робіт
- •Лабораторна робота № 1 Методи та засоби вимірювання термодинамічних параметрів. Похибки вимірювань та їх оцінка
- •Формули визначення похибки
- •Засоби вимірювання температури
- •Засоби вимірювання тиску
- •Засоби вимірювання швидкостей і витрат рідин
- •Похибки вимірювань і їх оцінка
- •Лабораторна робота № 2 дослідження процесу, що протікає при постійному об'ємі
- •Опис лабораторної установки
- •Підготовка лабораторної установки до роботи
- •Робота з установкою
- •Теоретичні відомості та обробка результатів досліджень
- •Лабораторна робота №3 Дослідження процесу, що протікає при постійній температурі
- •Робота з установкою
- •Етапи роботи
- •Теоретичні відомості і обробка результатів досліджень
- •Лабораторна робота №4 Дослідження процесу, який протікає при постійному тиску
- •Теоретичні відомості і обробка результатів досліджень
- •Лабораторна робота № 5 Експериментальна перевірка закону стану ідеального газу
- •Короткі теоретичні відомості
- •Порядок проведення експериментальних досліджень
- •Обробка результатів досліджень
- •Лабораторна робота № 6 Визначення теплоти пароутворення
- •Основні поняття і визначення
- •Опис лабораторної установки
- •Порядок проведення роботи
- •Лабораторна робота № 7 Визначення залежності температури насичення від тиску
- •Опис лабораторної установки
- •Порядок проведення роботи
- •Лабораторна робота № 8 Визначення показників адіабати
- •Методика експериментального визначення показника адіабати
- •Порядок проведення досліду
- •Лабораторна робота № 9 визначення ізобарної теплоємності повітря
- •Теоретичні основи
- •Опис дослідної установки
- •Методика проведення і обробка результатів вимірювань
- •Лабораторна робота №10 визначення питомої теплоємності речовини
- •Коротка теорія
- •Опис установки
- •Порядок виконання і етапу роботи
- •Облік теплоти, яка йде на нагрівання калориметра
- •Облік теплових витрат
- •Порядок виконання II етану роботи
- •Порядок роботи
- •Результати вимірювань і розрахунків шуканих величин
- •Коротка теорія
- •Опис установки
- •Порядок виконання роботи
- •(Титульний лист)
- •Лабораторна робота №...
- •II. Коротка теорія
- •III. Таблиця вимірів і розрахунку величин, що визначаються
- •Параметри стану
- •Співвідношення між різними одиницями вимірювання тиску
- •Співвідношення між одиницями роботи і тепла
- •Література:
Опис дослідної установки
Дослідна установка виконана у вигляді проточного скляного калориметра 4, розташованого горизонтально Рис. 9.1. Досліджуване повітря подається вентилятором 1 через газовий лічильник 2 у калориметр 4 і потім викидається назовні. У калориметрі є нагрівач 5 з електричним опором Кнаг. Потужність нагрівача вимірюється в електричній схемі амперметром 8 і вольтметром 7, електричний опір якого Кв. До нагрівача підводиться постійний струм від випрямляча.
Для зменшення теплових втрат у навколишнє середовище калориметр оточений скляною оболонкою, поверхня якої щільно ізольована. Тому теплові втрати настільки малі, що при розрахунку теплоємності повітря, їх можна не враховувати.
Температура повітря на вході в калориметр вимірюється ртутним термометром 3, а на виході із калориметра - ртутним термометром 6. Різниця показників термометрів визначає підвищення температури повітря в калориметрі.
Для вимірювання об'єму повітря, що протікає через калориметр, служить лічильник газу 7, який з'єднаний трубкою з калориметром.
Рис. 9.1. Проточний калориметр
Методика проведення і обробка результатів вимірювань
Після ознайомлення з дослідною установкою необхідно включити вентилятор. Показання термометрів на вході і виході калориметра повинні бути однаковими. Потім необхідно включити нагрівач калориметра. Температура повітря на виході з калориметра буде підвищуватися. Регулюючи потужність нагрівача, треба добитися, щоб повітря у калориметрі нагрівалося на 15....20 °С. Режим, який встановився, необхідно вважати досягнутим, якщо протягом деякого часу різниця температур на вході і виході калориметра не буде змінюватись.
Після досягнення режиму, який встановився, проводять дослід протягом 8-10 хв. Для цього через кожні 2 хв. записують показання термометрів, вольтметра і амперметра. Показники газового лічильника записують в зошит на початку та в кінці досліду. Всі виміряні величини заносяться до табл. 9.2.
Для подальших розрахунків використовують середні величини і значення атмосферного тиску повітря (по барометру). Після закінчення досліду вимикають спочатку нагрівач і тільки через 5 хв. - вентилятор.
Так як у досліді вимірюється не масова витрата, а об'ємна, то спочатку розраховують середню об'ємну теплоємність,
, (9.16.)
де: Qел – теплота, яка віддається нагрівачем за 1 с, Вт; U – напруга на нагрівачі, В; І – сила стуму, який проходить через нагрівач, А; t1, t2 – температура повітря відповідно на вході і на виході з калориметра, 0С; Vо – об’ємна витрата повітря через калориметр, приведена нормальних умов, м3/с. Величина Vо розраховується за результатами вимірювань з рівняння:
, (9.17.)
де Р1- атмосферний тиск, Па; Т1 - температура повітря на вході у калориметр, К; V1 - об'ємна витрата повітря через калориметр (визначається за показаннями газового лічильника), м3/с. Нормальні умови: тиск Ро - 1,013-105 Па і температура То = 273,15 К.
Сила струму, який протікає через нагрівач, повинна розраховуватись з ураху-ванням того, що виміряний амперметром струм не повністю протікає через нагрівач, частина його йде через вольтметр. Тому сила струм, який протікає в ланцюгу нагрівача:
. (9.18.)
Опір нагрівача Rнаг і вольтметра Rв вказані на стенді.
Розраховане за рівняння (9.16.) значення об’ємної теплоємності дозволяє перейти до масової теплоємності,
, (9.19.)
де μв - маса 1 кмоль повітря, μв =28,96 кг/моль.
Крім масової теплоємності СР, необхідно розрахувати і ізохорну теплоємність СV за рівнянням Майера, та як повітря в такому стані близьке до ідеального газу, то отримані величини СР і СV необхідно порівняти з табличними значеннями. Далі необхідно обчислити показник адіабати повітря:
. (9.20.)
і порівняти його з табличним значенням.
Таблиця 9.2.
τ,хв |
І, А |
U, В |
t1, оС |
t2, ос |
N1, л |
N2, л |
V1,м3/с |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
В таблиці прийняті такі позначення:
τ - час, хв; І-сила струму, А; U - напруга, В; t1, t2 - температури повітря відповідно на вході і виході калориметра, °С V1 - витрата повітря, м /с N1, N2 – показання лічильника відповідно на початку і в кінці досліду, л.
Питання:
Дати визначення поняття «теплоємність».
Види теплоємності.
Дати визначення поняття «ізобарна теплоємність».
Пояснити схему установки.
Розповісти послідовність виконання експерименту.