Материал: Методика

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА (НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

имени И.М. ГУБКИНА

Кафедра термодинамики и тепловых двигателей

К.Х. ШОТИДИ, М.М. ШПОТАКОВСКИЙ М.М. ЧУРИКОВА

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИЗОБАРНОЙ ТЕПЛОЕМКОСТИ ВОЗДУХА

Учебно-методическое пособие

Москва 2018

1

УДК 536.7 Ч 47

Р е ц е н з е н т:

А.С. Лопатин − доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой термодинамики и тепловых двигателей РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина

Шотиди К.Х., Шпотаковский М.М., Чурикова М.М.

Определение изобарной теплоемкости воздуха: Учебнометодическое пособие. М.: Издательский центр РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, 2018. 30 с.

Рассмотрены основные теоретические аспекты определения теплоемкости газообразного вещества и приведены формулы для расчета изобарной теплоемкости воздуха по результатам эксперимента.

Описана лабораторная работа по расчету удельной изобарной теплоемкости воздуха.

Методические указания ориентированы на курсы «Термодинамика», «Термодинамика и теплопередача», «Техническая термодинамика и теплопередача» и «Теплообменные аппарата» для студентов по направлениям подготовки: 131000 «Нефтегазовое дело», 150700 «Машиностроение», 151000 «Технологические машины и оборудование», 221700 «Стандартизация и метрология», 240100 «Химическая технология», 241000 «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии», 280700 «Техносферная безопасность».

Шотиди К.Х., Шпотаковский М.М., Чурикова М.М., 2018

РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, 2018

2

3

Введение

Значения теплоемкости различных веществ (в основном, жидких и газообразных) и их характеристик необходимо знать

при решении задач термодинамики и теплопередачи в различ-

ных отраслях промышленности и, в частности, при теплотехнических расчетах устройств, где такие вещества являются рабочими телами. К характеристикам рабочих тел относятся, например, адиабата, удельные внутренняя энергия, энтальпия и энтропия, а также передаваемое количество теплоты.

Цель лабораторной показать, что удельная изобарная и изохорная теплоемкость различных рабочих тел рассчитывается только в экспериментах с ними. Другими словами, значения теплоемкости, приводимые в соответствующей справочной лите-

ратуре, имеют экспериментальное, то есть опытно-расчетное

происхождение.

В предлагаемой работе приведены основные теоретические положения по определению изобарной и изохорной удельной теплоемкости рабочих тел, а также лабораторная работа по расчету этих теплоемкостей воздуха [1, 2, 3].

4

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Истинной удельной теплоемкостью (далее просто «истинной теплоемкостью») рабочего тела (или просто «тела») cz называ-

ется отношение бесконечно малого количества удельной, то есть подводимой к единице тела или отводимой от нее теплоты δqz в процессе z, к бесконечно малому изменению температуры этого тела dt [1, 2]

изменение количества теплоты qz, которое не является полным

дифференциалом.

Если теплообмен qz происходит при постоянном давлении p (z p = idem), то он называется изобарным qp ( qz qp), а теплоемкость тела, определяемая соотношением (1), изобарной теплоемкостью cр: cz cр. Здесь и далее «idem» обозначает параметр (в данном случае p), имеющий постоянное значение в рассматриваемом термодинамическом процессе.

Если же теплообмен qz происходит при постоянном удель-

ном объеме v (z v = idem), то он называется изохорным qv

( qz qv), а теплоемкость тела, определяемая соотношением (1), − изохорной теплоемкостью cv : cz cv.

Если единицей тела в соотношении (1) является масса (например, 1 кг), то qz измеряется в Дж/кг, а теплоемкость тела − в Дж/(кг К). В этом случае теплоемкость называется массовой и обозначается «cz».

Если единицей тела в соотношении (1) является объем (например, 1 м3), то q измеряется в Дж/м3, а теплоемкость тела − в Дж/(м3 К). В этом случае теплоемкость называется объем-

ной и обозначается « c ».

z

5