Описание лабораторной установки. Освоить способ определения удельной теплоемкости воздуха при постоянном давлении методом протока и определить её величину; изучить методы измерения разности

Выполнение работы

Подготовка к работе

Цель работы

Освоить способ определения удельной теплоемкости воздуха при постоянном давлении методом протока и определить её величину; изучить методы измерения разности температур и расхода воздуха.

Прочитать в учебниках следующие параграфы [1] – §§ 10.7, 10.11, 10.12, [2] – §§ 53, [4] – §§ 18, 89. Для выполнения работы студент должен знать: а) определение удельной теплоёмкости при р = const и V = const; б) формулу Пуазейля для расчёта количества воздуха, прошедшего через капилляр; в) понятие термоЭДС и коэффициента внутреннего трения; г) уметь пользоваться измерительными приборами.

Принципиальная схема установки представлена на рис. 3.1. Воздух прокачивается компрессором через трубку 1, размещенную в теплоизолирующей колбе 2 (сосуд Дъюара).

Измерение расхода воздуха производится по перепаду давлений на капилляре, который вместе с трубой образует единую проточную магистраль. Протекая через трубку, воздух нагревается электрической спиралью 3. Разность температур на входе и выходе трубки измеряется дифференциальной термопарой 4. ЭДС термопары измеряется вольтметром 5, подключенным к ней через разъем 6. Электрический нагреватель 3 питается постоянным током от блока питания УБП, подключенного к нагревателю через разъемы 7. Напряжение на нагревателе измеряется вольтметром. Ток в нагревателе определяется по измеренному вольтметром напряжению U_R на образцовом сопротивлении = 0,1 Ом:

. (3.1)

3.2. Методика измерений и расчёта

Определяем количество тепла, отдаваемое нагревателем воздуху в единицу времени , массовый расход воздуха через трубку Z (масса воздуха за единицу времени, кг/c), разность температур воздуха на входе и выходе сосуда Дъюара .

Величина удельной теплоемкости при постоянном давлении определяется из отношения:

. (3.2)

Надежность измерения определяется, в основном, качеством калориметра. Необходимо, чтобы количество тепла, затрачиваемое на нагревание исследуемого тела, было существенно больше тепла, расходуемого на нагревание калориметра и на потери, связанные с утечкой тепла из установки. При измерении теплоемкости воздуха эти требования выполнить очень трудно, так как масса воздуха, заключенного в калориметре, и, следовательно, количество тепла, идущего на его нагревание, очень малы. Чтобы увеличить количество воздуха при неизменных размерах установки, в данной работе воздух продувается сквозь калориметр, внутри которого установлен нагреватель. Измеряются количество тепла, отдаваемое нагревателем, масса протекающего воздуха и изменение его температуры.

Дата добавления: 2014-12-16