Определение удельной теплоемкости воздуха при постоянном давлении
Цель работы: определение удельной теплоемкости воздуха при постоянном давлении
1. Теоретические основы работы
Истинная теплоемкость – отношение количества теплоты dQ, полученного телом при бесконечно малом термодинамическом процессе к изменению температуры dT в том же процессе:
(1.1)
Средняя теплоемкость – отношение полного количества теплоты Q1-2 к изменению температуры:
(1.2)
Различают: удельную
теплоемкость с, отнесенную к 1 кг газа,
;
объемную теплоемкость с', отнесенную к
1 м3
объема при нормальных физических
условиях,
;
молярную теплоемкость
,
отнесенную к одному молю,
.
Изменение температуры тела при одном и том же количестве сообщаемой теплоты зависит от характера притекающего процесса, поэтому теплоемкость является функцией процесса. Теплоемкость может принимать любые значения от – ∞ до + ∞.
Теплоемкость зависит не только от свойств тела, но и от условий протекания процесса, от температуры и давления.
В термодинамических расчетах большое значение имеют:
- теплоемкость при постоянном давлении ср, равная отношению количества теплоты, сообщенной телу в процессе при постоянном давлении, к изменению температуры тела;
- теплоемкость при постоянном объеме сv, равная отношению количества теплоты, сообщенной телу в процессе при постоянном объеме, к изменению температуры тела.
2. Схема экспериментальной установки
Схема экспериментальной установки приведена на рис. 1.1 и рис. 1.2, а ее общий вид – на рис. 1.3. На передней панели находится двухканальный измеритель температур 5 ТРМ200, подключенный к двум хромель-копелевым термопарам t1 и t2 (рис. 1.2), источник питания постоянного тока 3, ротаметр 4, тумблер 1 «Сеть», тумблер включения компрессора 2.
На рис. 1.2 приведена схема рабочего участка. Воздух подаётся компрессором 11 через холодильник 12 и ротаметр 4 в проточный калориметр, состоящий из внутренней трубки 14, заключенной в вакуумированную оболочку 15. В трубке 14 находится нихромовый нагреватель 16. Протекая через трубку 14, воздух нагревается. Нагреватель питается от источника постоянного тока 3. Температура воздуха на входе в проточный калориметр t1 определяется первым каналом прибора ТРМ200, температура воздуха на выходе t2 после нагрева измеряется вторым каналом прибора ТРМ200. Объемный расход воздуха G определяется по показаниям ротаметра 4.
3. Порядок проведения эксперимента
1. Убедиться, что регулятор напряжения блока питания повернут против часовой стрелки до упора.
2. Включить питание установки тумблером «Сеть», измеритель температуры тумблером 6, компрессор тумблером 2.
3. Включить питание
нагревателя источником питания 3 и
установить значение напряжения Uн
3
В.
4. Через 4-5 минут (по достижении стационарного режима, т.е. когда показания приборов не будут меняться значительно) произвести отсчет температур t1 и t2 по измерителю ТРМ200, снять показания ротаметра 4, а также значения напряжения и тока на источнике питания. Результаты занести в таблицу измеренных величин.
5. Повторить измерения не менее пяти раз, установив другие значения напряжения на нагревателе (но не более 7 В).
6. Выключить приборы и установку, повернуть регулятор напряжения блока питания против часовой стрелки до упора.