Определение средней теплоёмкости воздуха

Министерство Образования и Науки Украины

Приазовский Государственный Технический Университет

Кафедра теплоэнергетики и теплофизики металлургических процессов

 

 

Лабораторная работа №30

Определение средней теплоёмкости воздуха

 

 

Выполнила:

Студентка гр. Эт-07

Хаперская Елена

Принял: Куземко Р.Д.

 

Мариуполь 2008 г.

Цель: Экспериментально определить величины C_p и C_v, C’_p и C’_v. Определить относительную и абсолютную ошибку измерения.

Методика проведения работы: В работе используется калориметрический метод измерения теплоемкости воздуха. Для этой цели внутри проточного калориметра устанавливается электрический нагреватель. С помощью вентилятора через калориметр пропускается воздух, температура которого возрастает за счет нагревателя. При стационарном режиме все тепло, выделяемое в нагревателе, идет на увеличение температуры воздуха и потерь в окружающую среду, т.е.

, (1)

Где:

W – мощность нагревателя;

- время, идущее на нагрев воздуха;

- тепло, идущее на нагрев воздуха;

- потери тепла в окружающую среду.

Учитывая, что калориметр имеет хорошую тепловую изоляцию, можно принять, что

, (2)

Где:

- постоянный коэффициент, учитывающий наличие тепла в окружающей среде (для данной установки )

В соответствии с определением теплоемкости средняя теплоемкость в изобарическом процессе определяется:

, (3)

Где:

– объем воздуха, прошедший через калориметр, приведенный к нормальным условиям ()

1 – калориметр;

2 – стеклянная оболочка;

3 – нагреватель;

4,8 – термопары;

5 – автоматический потенциометр;

6 – регулятор постоянного напряжения;

7 – газовый счетчик;

9 – термометр;

10 – вольтметр.

 

Величина вычисляется из уравнения состояния идеального газа:

, (4)

Где:

– термодинамические параметры воздуха на входе в калориметр.

Таким образом, для определения теплоемкости необходимо добиться стационарного режима, определить мощность нагревателя (), разность температур (), в течение определенного времени () определить объем (), температуру () и давление () воздуха на входе в калориметр.

Снимаем показания с соответствующих приборов и заносим в таблицу 1.

№
			27.9	101,4		1,937
				101,4		1,976
			36,7	101,4		2,02

 

Порядок обработки экспериментальных данных:

1. По формуле (4) определяем значения :

а)

б)

в)

2. Рассчитываем среднюю объемную теплоемкость воздуха при постоянном давлении для интервала температур от :

а)

б)

в)

3. Рассчитываем величину средней массовой теплоемкости:

, где

а)

б)

в)

4. Используя уравнение Майера , определяем среднюю массовую теплоемкость при постоянном объеме:

а)

б)

в)

5. Рассчитываем среднюю объемную теплоемкость воздуха при постоянном объеме:

, где

а)

б)

в)

6. Рассчитываем показатель адиабаты:

а)

б)

в)

Показатель адиабаты для воздуха в пределах

7. Приняв начало отсчета , вычисляем энтальпию воздуха, выходящего из калориметра (допустить ):

а)

б)

в)

8. Результаты расчета сводим в таблицу:

№	,	,	,	,			,
		965.86	875.6	678.76	27.9	1.42	26696.394
		831.78	702.64	544.68		1.49	26676.96
		810.3	682.61	529.2	36.7	1.5	29958.21

 

9. Для первого опыта определяем относительную ошибку эксперимента по формуле:

Где соответственно абсолютная ошибка при определении

.

Получаем:

10. Определяем абсолютную ошибку, допущенную при определении теплоемкости:

Вывод: в результате проделанной работы была определена средняя объемная теплоемкость воздуха при , средняя массовая теплоемкость при , средняя объемная теплоемкость при , показатель адиабаты и энтальпия в трех случаях (в зависимости от мощности нагревателя воздуха). Для первого опыта определена относительная ошибка эксперимента и абсолютная ошибка, допущенная при определении теплоемкости