Методика выполнения работы

Определение объемной изобарной теплоемкости воздуха осуществляется методом нагрева воздуха, движущегося в канале постоянного сечения при постоянном давлении.

Количество тепла, воспринятого воздухом за секунду, находят из выражения

Q = V_H c_p' (T₂-T₁),

где: V_{H –} объемный расход воздуха, приведенный к нормальным физическим условиям, м³/с;

T₂ и T_{1 –} температура воздуха до и после нагревателя, К.

Количество тепла, подведенного к воздуху от электронагревателя за секунду, может быть определено из соотношения

Р = 0,86 I U , (7)

где: I – сила тока, А

U – напряжение на зажимах нагревателя, В.

При стационарном режиме Q = Р, тогда объемная изобарная теплоемкость

c_p’ = , (8)

Секундный расход воздуха, приведенный к нормальным условиям, определяется по формуле:

, (9)

где: d – диаметр трубы, м (d=14 мм);

ω_{ср –} средняя скорость воздуха в трубе, м/с;

– барометрическое давление, мм рт. ст.;

- температура окружающей среды, К.

Величина средней скорости ω_ср определяется по осевой скорости ω₀ из соотношения:

, (10)

где: С_о – скоростной коэффициент, определяемый в зависимости от критерия Рейнольдса. С_о= 0,7. ….0,8.

Осевая скорость ω_о находится по динамическому напору

, (11)

где: Р_д - динамический напор, Н/м²;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

_- удельный вес воздуха, Н/м3.

Динамический напор вычисляется по формуле

Р_д = Н ( ) , (12)

где: Н – высота столба жидкости, уравновешивающей динамический напор, м;

9600 Н/м³ – удельный вес жидкости;

11 Н/м³ - удельный вес воздуха.

Описание установки

Вентилятор 1 нагнетает воздух в металлическую трубу 2 диаметром d = 0,01 м, в которой установлен электрический нагреватель 3. Мощность нагревателя измеряется с помощью вольтметра 4 и амперметра 9. Термометры 5 и 10 служат для определения температуры до и после нагревателя. Динамический напор измеряется с помощью пневматической трубки 6 и жидкостного U-образного дифманометра 7 .

Порядок проведения опыта

Включают вентилятор и электронагреватель. Преподавателем задаются контрольные параметры проведения опыта. По достижении стационарного теплового режима, о наступлении которого судят по постоянству показаний термометров, измеряют температуры воздуха до нагревателя Т₁ и после нагревателя Т₂, разность электрических потенциалов U и силу тока в цепи нагревателя I, а также снимают показания микроманометра Н. Показания приборов контролируют несколько раз через равные промежутки времени. Результаты измерений заносят в таблицу.

N п/п	Т1, К	Т2, К	I, А	U, В	Н, м	cp’ кДж/(м3 К)	Примечание