Методика выполнения работы
Работа состоит из расчетной и экспериментальной частей.
В расчетной части работы определяются изменения давления и температуры рабочего тела в изохорном процессе в заданных преподавателем пределах.
В экспериментальной части работы на опытной установке производится нагрев воздуха в цилиндре и измерение его давления и температуры.
Расчетные и экспериментальные данные параметров изохорного процесса сопоставляются между собой.
Описание установки
Установка состоит из толстостенного металлического цилиндра 3, покрытого слоем изоляции 2. Цилиндр и теплоизолирующий колпак установлены на электроплитку с нагревателем 1. В крышке цилиндра находится датчик термометра 4 и манометр 5. Для выпуска воздуха из цилиндра после его нагрева служит вентиль 7 трехходового клапана 6. Для измерения мощности теплового потока в электрическую цепь включены амперметр и вольтметр, для изменения величины силы тока используется трансформатор.
Порядок выполнения опыта
При закрытом вентиле 7 включают электронагреватель 1, устанавливая начальное напряжение, 100 В. Снимают показания приборов. Дальнейший нагрев воздуха производится увеличением напряжения на 25 В.
Измерения температуры и давления воздуха при его нагревании в цилиндре должны производиться при стационарном тепловом режиме, о наступлении которого судят по постоянству температуры и давления.
Результаты измерений заносят в таблицу.
N п/п |
U, B |
I, A |
р, МПа |
Т, К |
Примечение |
|
|
|
|
|
|
Обработка результатов опыта
По полученным экспериментальным данным определяют изменение энтропии в процессе изобарного нагрева воздуха по формулам (18), (19) и изображают процесс на и диаграммах.
Оценка погрешности
Зависимости, построенные по расчетным и экспериментальным данным на и диаграммах сравнивают между собой. На основе указанного сопоставления дается оценка погрешности определения параметров воздуха в изохором процессе.
Контрольные вопросы
Дайте определение термодинамического процесса.
Какие процессы называются обратимыми и необратимыми, равновесными и неравновесными?
В чем заключается метод исследования термодинамических процессов.
Какой процесс называется изохорным? Напишите уравнение процесса, укажите соотношение параметров рабочего тела в нем.
Дайте определение основных термодинамических процессов.
Изобразите изобарный и изохорный процессы на и диаграммах?
При каких условиях давление и удельная энтропия в изохорном процессе увеличиваются или уменьшаются?
Напишите уравнение первого закона термодинамики для изобарного и изохорного процессов. Как находятся величины, входящие в уравнение?
Сопоставьте изобарную и изохорную теплоемкости. Кривая какого процесса в координатах располагается круче ? Докажите это.
Напишите формулы для определения изменения внутренней энергии, энтальпии и энтропии в изохорном процессе.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6