Э кспериментальная установка
Вентилятор 1 нагнетает воздух в воздуховод 2, в котором установлен электронагреватель 7. Мощность нагревателя измеряется с помощью амперметра 4 и вольтметра 6.
Термопары 3 и 8 служат для определения температуры до и после нагревателя.
Скорость воздуха в трубе определяется по графику зависимости скорости от открытия заслонки вентилятора, (график находится на установке). Скорость замеряется прибором 9.
Определение объёмной изобарной теплоёмкости воздуха осуществляется путём нагрева движущегося в трубе воздуха и при постоянном давлении.
Объёмная изобарная теплоёмкость характеризует количество тепла, необходимого для нагрева 1 м3 газа на 1 градус в изобарном процессе. В 1м3 в зависимости от температуры и давления может содержаться различное количество газа по массе. Поэтому объёмную теплоёмкость принято относить к 1м3 газа при нормальных физических условиях, то есть ратм = 760 мм.рт.ст. и
Т = 273 оК.
Количество тепла, аккумулированного воздухом за секунду, находится из выражения:
где V – объёмный расход воздуха, приведённый к нормальным физическим условиям в норм м3/сек;
(Cр)01- объёмная изобарная теплоёмкость кДж(норм м3*град);
T1,Т2- температуры воздуха до и после нагревателя.
Количество тепла, подведённого к воздуху от электронагревателя за секунду, может быть определено из уравнения:
Qнагр = I*U(Вт), (2)
где I- сила тока в амперах;
U- разность электрических потенциалов на зажимах нагревателя.
Скорость воздуха в трубе определяется по микровольтметру, связанному с вертушкой. Шкала микровольтметра тарирована по скорости в м/с.
Порядок проведения опыта.
Включается вентилятор. По указанию руководителя устанавливается тепловой режим нагрева воздуха путём различного подключения нагревателей (тэнов в трубе), и скорость воздуха в трубе - путём различного открытия заслонки вентилятора.
После достижения стационарного теплового режима, о наступлении которого судят по постоянству показания термометров, измеряется температура воздуха до нагревателя Т1 и после - Т2 , разность потенциалов и сила тока в цепи нагревателя. Показания приборов контролируются несколько раз через равные промежутки времени. Результаты измерений вносятся в таблицу:
Nп/п |
Т1,0К |
Т2,0К |
J,a |
U,в |
Примечание |
|
|
|
|
|
|
Обработка результатов опытов.
1. Определяется секундный расход воздуха по прибору для определения скорости потока.
2. Определяется тепло, воспринятое воздухом от нагревателя по
уравнению (1).
3. Определяется тепло, выделенное нагревателем по уравнению (2).
4. Пренебрегаем тепловыми потерями и приравниваем количества тепла, рассчитанные по уравнениям (1) и (2).
5. Полученное значение объёмной изобарной теплоёмкости сравнивается с табличными данными теплоёмкости воздуха, и делаются выводы.
Т,0К |
273 |
373 |
473 |
573 |
673 |
873 |
1073 |
1273 |
1473 |
1673 |
|||||||||
средняя теплоемкость абс. сухого воздуха при нормальных условиях Срʹ
|
1,2971 |
1,3004 |
1,3071 |
1,3172 |
1,3289
|
1,3565 |
1,3842 |
1,4097 |
1,4327 |
1,4528 |
|||||||||
Контрольные вопросы.
1.Какова основная цель работы и как она достигается?
2.Дать определение теплоемкости тела?
3.Дать определение истинной, средней и полной теплоемкостей.
4.Написать формулы для средней и интерполяционной теплоемкостей?
5.Дать определение объемной, массовой и мольной теплоемкости?
6. Дать определение изохорной и изобарной теплоемкости и дать объяснение их различия по величине.
7.Уравнение Майера. Как получить показатель адиабаты через изобарную и изохорную теплоемкости?
8.От каких параметров зависит теплоемкость и в каком случае ее можно принимать постоянной?