Изохорная массовая теплоёмкость воздуха по уравнения Майера составляет

, Дж/кг К (2.13)

Экспериментальное исследование теплоёмкости газа даёт возможность на основании полученных данных вычислить его энтальпию и внутреннюю энергию.

Таблица 2.

№ п/п	Наименование	Формула	Розмер-ность	Численное значение
	Объём воздуха по показанию счётчика
	Время по показанию секундомера		С
	Мощность нагревателя		Вт
	Температура на входе до калориметра		оС
	Температура на выходе из калориметра		оС
	Атмосферное давление	Р	мм рт. ст.
Па
	Газовая постоянная воздуха
	Масса воздуха, имеющего объём, V		кг
	Массовый расход воздуха
	Массовая изобарная теплоёмкость
	Объёмная изобарная теплоёмкость
	Массовая изохорная теплоёмкость
	Энтальпия воздуха

Если начало отсчёта энтальпии, то есть i= 0, взять при t = О °С, то значение энтальпии идеального газа можно вычислить в кДж/кг по формуле

(2.14)

По этому уравнению можно вычислить энтальпию воздуха при температуре на выходе из калориметра во время опыта. При этом следует учитывать, что теплоёмкость Ср не зависит от температуры. Результаты измерений вносят в табл.2

Контрольные вопросы

1. Определение теплоёмкости.

2. Какие различают теплоёмкости?

3. От чего зависит теплоёмкость?

4. Как определить теплоту процесса, если известна теплоёмкость?

5. Определить теплоту, которую надо подвести к воде в чайнике, чтобы довести её до кипения.

6. Почему ?

7. В каких процессах ?

8. Как зависит теплоёмкость идеального газа от показателя политропа?

9. Изобразить на диаграммах в P-u и T-s координатах процесс, который происходит в калориметре.

Лабораторная работа №3

Исследование изохорного процесса

Процесс, который происходит при постоянном объёме, называется изохорным. Математическая связь между параметрами в изохорном процессе определяется законом Шарля:

или (3.1)

т.е. при постоянном объёме давление газа изменяется прямопропорционально его абсолютной температуре, изохоры показаны на диаграммах рис.16. Процесс П-1 – изохорный подвод теплоты, П-2 – изохорный отвод теплоты. Уравнение первого закона термодинамики для изохорного процесса имеет вид (работа не выполняется )

(3.2)

Количество теплоты и изменение внутренней энергии в изохорном процессе определяется по формуле (при C_V=const)

(3.3)

Рис.16

Таким образом, вся полученная теплота в изохорном процессе расходуется только на изменение внутренней энергии. В T-s диаграмме площадь под процессом П –1 равна теплоте процесса ( пл П-1-3-4 ). При незначительных изменениях температур, которые имеют место в опытах, зависимостью теплоёмкости от температуры можно пренебрегать, среднюю изохорную теплоёмкость воздуха можно считать постоянной

кДж/кгK (3.4)

Описание установки

Схема установки для проведения опытов показана на рис.17. Опыт проводится с воздухом, который находится в середине герметичной посудины 7. Посудина 7 погружена в воду, которая налита в термостат 12. Температура воды в термостате увеличивается электронагревателем 9. Значение температуры воды задаётся электроконтактным термометром 10. При достижении заданной температуры воды, нагреватель выключается, сигнальная лампочка 11 гаснет. Равномерность температуры воды обеспечивается электромешалкой 6. Избыточное (манометрическое) давление измеряется манометром 5. Температура воздуха определяется с помощью термопары, горячий спай 7 которой расположен в середине герметичной посудины, а холодный 2 – в пробирке с маслом 1. Показания термопары измеряется цифровым вольтметром 4. Температуру холодного спая 2 измеряют термометром 3.

Рис.17 Схема установки для исследования изохорного процесса.

Выполнение работы.

1. Первый отсчёт выполняют при выключенном электронагревателе термостата. При этом фиксируют показания манометра 5 Р_ман, давление окружающей среды Р_атм – барометром, ЭДС термопары – вольтметром. ЭДС позволяет определить температуру воздуха в посудине.

2. Устанавливают на электроконтактном термометре 10 температуру на 5^оС больше, чем предыдущую, включают нагреватель термостата 9. Когда температура воды достигает заданной, гаснет сигнальная лампочка 11. После этого начинают фиксировать показания термопары вольтметром через каждые две минуты. Окончательное значение показаний вольтметра и манометра фиксируют тогда, когда предыдущие и дальнейшие показания термопары будут одинаковыми.

3. Устанавливают на электроконтактном термометре последовательно ещё 4 значения температур через каждые 5^оС и измеряют ЭДС термопары и избыточное давление.