Материал: А27626 Лабораторный практикум по термодинамике

ПРЕВЫШЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ 8 МПа НЕДОПУСТИМО, так как при этом может произойти разрушение капилляра.

Результаты наблюдений заносят в протокол наблюдений (табл. 9).

Таблица 9

Протокол наблюдений

Атмосферное давление В = мм рт. ст.

5. Обработка результатов опыта

По окончании измерений полученные результаты обрабатывают так, чтобы построить зависимость p = f (v) для изотермического процесса.

Расчет выполняют в следующем порядке:

 определяют температуру воды в термостате с помощью таблиц градуировки термопары;

 рассчитывают абсолютное давление и удельный объем для каж-дого из состояний хладона.

Удельный объем определяют по известной формуле

v = V/M,

где V =  d²H/4, здесь Н – высота столба хладона, м; d – внутренний диаметр капилляра, м;

 на миллиметровке по справочным данным для хладона R13 в координатах p–v строят пограничные кривые в диапазоне температур от 10 С до критической и изотерму 20 С в однофазной и двухфазной областях параметров состояния. На этот же график наносят результаты обработки опытных данных (табл. 10).

Таблица 10

Результаты обработки опытных данных

6. Отчет о работе

После проведения измерений и выполнения расчетов составляют отчет, в котором приводят:

 схему установки;

 характеристику измерительных приборов, применяемых в работе;

 протокол наблюдений, подписанный лаборантом;

 результаты обработки опытных данных и сводную таблицу;

 график зависимости p–v при t = const;

 сравнение удельных объемов насыщенной жидкости и сухого насыщенного пара, полученных в опыте, с табличными данными при температуре опыта;

 анализ опытных данных и выводы по результатам работы.

Список литературы

1. Теоретические основы хладотехники. Часть 1. Термодинамика / Под ред. Э.И. Гуйго. – М.: Изд-во «Колос», 1994. – 288 с.

2. Холодильная техника. Кондиционирование воздуха. Свойства веществ: Справ. / С.Н. Богданов, С.И. Бурцев, О.П. Иванов, А.В. Куп-риянова. – СПб.: СПбГАХПТ, 1993. – 309 с.

Лабораторная работа № 8 определение удельной изобарной теплоемкости воздуха при атмосферном давлении

1. Задание

1. Ознакомиться с одним из методов проведения калоримет-рического эксперимента.

2. Определить опытным путем значение массовой изобарной теплоемкости воздуха. Сравнить полученные данные с табличными.

2. Основные теоретические понятия

Изучение теплоемкости играет очень большую роль в теории термодинамики. Так, экспериментальные исследования теплоемкости позволяют составлять уравнения состояния реальных газов, необходимые для вычисления их параметров. Велико и прямое прикладное значение теплоемкости при определении количества теплоты, участвующей в том или ином термодинамическом процессе.

Удельной (массовой) теплоемкостью называют количество теплоты, которое нужно сообщить 1 кг вещества, чтобы повысить его температуру на 1 К. Теплоемкость зависит от вида процесса, в котором осуществляется подвод теплоты к веществу. Из всего многообразия теплоемкостей в любых политропных процессах обычно выделяют изобарную с_р и изохорную с_v.

Изобарная теплоемкость имеет большое практическое значение, определяется она наиболее просто.

Основными методами измерения теплоемкости жидкостей и газов являются метод нагревания отдельной порции вещества и метод протока. При измерении теплоемкости газов (или паров) первым методом масса газа в калориметре обычно невелика и при подведении теплоты большая часть ее уходит на тепловые потери и нагревание деталей калориметра. Поэтому исследование тепловых свойств газов или паров производят в так называемых проточных калориметрах.

3. Лабораторная установка

Принципиальная схема установки изображена на рис. 10. Исследуемый воздух засасывается из помещения лаборатории вентилятором 6, проходит последовательно через теплообменник-радиатор 5, калориметр 3 и расходомер 7, после чего снова выбрасывается в помещение лаборатории. Основными элементами установки являются проточный адиабатный калориметр и расходомер.

Проточный калориметр представляет собой многоходовой теплообменник, в котором для уменьшения потерь теплоты электрический нагреватель 2 размещен в центральной стеклянной гильзе, а поток газа во внешних каналах служит для создания адиабатных условий на оболочке калориметра. Таким образом, здесь реализуется принцип «самоулавливания» тепловых потерь. В качестве нагревателя в калориметре используется нихромовая спираль с сопротивлением около 5 Ом.

Количество теплоты, отдаваемой нагревателем потоку воздуха в единицу времени, определяется с помощью ваттметра. Температура газа на входе в калориметр определяется одиночной термопарой 4, а повышение температуры t – многоспайной дифференциальной термопарой 1.

Для измерения массового расхода газа используется тепловой неконтактный расходомер, в котором в качестве нагревателя и индикаторов температуры служат одни и те же элементы – катушки из медной проволоки. Они являются смежными плечами электрической мостовой схемы. За счет выделения теплоты катушками при пропускании через них электрического тока вдоль трубки устанавливается параболическое распределение температур, и в исходном состоянии, т. е. при протоке газа, мостовая схема уравновешивается. Под действием потока газа в трубке первая по ходу катушка будет охлаждаться интенсивнее. Это приведет к изменению электрического сопротивления катушки и вызовет появление в измерительной диагонали моста напряжение разбаланса, величина которого зависит от расхода газа.

Рис. 10. Схема лабораторной установки:

1 – термопара; 2 – электрический нагреватель; 3 – калориметр; 4 – термопара; 5 – теплообменник-радиатор; 6 – вентилятор; 7 – расходомер

4. Выполнение работы

Нагреватель калориметра включается только после включения вентилятора. Стационарный тепловой режим в калориметре устанавливается через 10–15 мин. Так как при этом все-таки возможны небольшие колебания расхода воздуха и мощности электронагревателя, необходимо произвести не менее пяти измерений напряжения u разбаланса в расходомере, мощности нагревателя Q_эл, ЭДС в цепи термопар, измеряющих температуру воздуха на входе в калориметр Е_вх и повышение температуры воздуха в калориметре Е_t. Все результаты измерений заносят в табл. 11.

Таблица 11

Протокол наблюдений

Атмосферное давление В = мм рт. ст.

Для дальнейших расчетов используют средние арифметические значения измеренных величин.