Описание экспериментальной установки

Общий вид установки показан на рис. 1. Воздух прокачивается компрессором 1 через трубку 2, размещенную в теплоизолирующей оболочке 3. Измерение расхода воздуха производится по перепаду давлений на капилляре 4, который вместе с трубкой 2 образует единую проточную магистраль. Протекая через трубку, воздух нагревается электрической печью 5. Разность температур Т на входе и на выходе трубки определяется с помощью дифференциальной термопары 6. Э.д.с. термопары  измеряется милливольтметром, подключенным к ней через разъем 7 (кнопка - ““). Электрический нагреватель 5 питается постоянным током от блока питания, подключенным к нагревателю через соответствующий разъем 8. Напряжение на нагревателе U_Н измеряется вольтметром, соединенным с ним через разъем 7 (кнопка - “R_A”). Ток в нагревателе определяется через, измеряемое милливольтметром, напряжение U_R на образцовом сопротивлении R₀ (кнопка - “R_Б”):

(4)

Для измерения удельной теплоемкости с_Р воздуха, он прокачивается по трубке 2 с через нагреватель 5, трубка и нагреватель находятся в теплоизолирующей оболочке - сосуде Дьюара. Измеряется количество тепла, отдаваемое нагревателем воздуху в единицу времени:

, (5)

Рис. 1

массовый расход воздуха через трубку m/t, разность температур воздуха на выходе и входе сосуда Дьюара Т. Величина удельной теплоемкости определяется из соотношения:

, (6)

где G – расход воздуха, ρ_возд - плотность воздуха.

В данном методе измерения с_Р не учитываются тепловые потери калориметра, т.к. они малы по сравнению с количеством теплоты, получаемым воздухом в результате нагревания.

Порядок выполнения работы

1. Записать в лабораторный журнал данные, определяющие условия проведения эксперимента, и погрешности измерительных приборов:

Радиус капилляра r_о = (0,5  0,1) мм

Длина капилляра ℓ = (65,0  0,5) мм

Образцовое сопротивление R_о = (0,10  0,01) Ом

Коэффициент внутреннего трения воздуха

(динамическая вязкость при t=20⁰ С)  = (18,2  0,1) 10^-6 Па с

Плотность воды (t=20^о С) _воды = 998,2 кг/м³,

Плотность воздуха (t=20^о С)  _{воздуха} = 1,20 кг/м³,

Ускорение свободного падения g = 9,81 м/с²

Температура воздуха в лаборатории Т_л = К

2. Зарисовать таблицу.

h = мм
№	UН, В	, мВ	UR, мВ	IН, А	Q/t, Дж/с	 Т, К	сР,
1	2
2	4
3	6
4	8
5	10

3. Соединить источник питания с экспериментальной установкой через разъём 8, милливольтметр с термопарой (кнопка –“ „).

4. Включить электропитание стенда, компрессор, вольтметр и милливольтметр. (На выходе источника питания должно отсутствовать напряжение, регулятор напряжения должен находиться в крайне левом положении).

5. Регулятором напряжения установить заданное значение U_Н, соответствующее номеру опыта. Включена кнопка – “R_А”.

6. Включить кнопку – “ „. Наблюдать за показаниями милливольтмет-ра, измеряющего э.д.с. термопары - , до тех пор, пока прибор не будет регистрировать постоянное значение э.д.с. (примерно через 10 мин.). Записать это значение в таблицу.

7. Измерить милливольтметром напряжение U_R на образцовом сопротивлении R_0, подключив его к соответствующему разъему кнопкой “R_Б”. Значение напряжения занести в таблицу.

8. Пункты 5-7 повторить для следующих четырех значений напряжения на нагревателе U_Н.

9. Произвести отсчет разности уровней воды h в U-образном манометре расходомера, результат занести в таблицу.