Определение удельной теплоты парообразования воды

Цель работы – экспериментальное определение скрытой теплоты парообразования при атмосферном давлении.

План изучения темы:

1) Изучить теоретические материалы, изложенные в Приложении 5

2) Выполнить лабораторную работу согласно схеме ООД

3) Выполнить расчеты

4) Ответить на контрольные вопросы

Используемое оборудование: электрическая плитка, устройство с встроенным калориметрическим нагревателем, холодильник, мензурка.

Экспериментальная часть

Номер этапа	Этап эксперимента	Схема ООД
	Подготовка опытной установки к работе	После ознакомления с опытной установкой, проверки ее на исправность и с разрешения преподавателя приступить к выполнению работы. Заполнить сосуд горячей водой и закрыть его. Включить основной нагреватель, установив силу тока 6А.
	Работа с основным нагревателем	В момент закипания воды и появления пара подать охлаждающую воду в холодильник. Определить время заполнения конденсатом объема 5 мл. Установление постоянного режима кипения. Постоянство режима можно установить по постоянству расхода конденсата, поступающего из охладителя в мензурку при неизменной мощности нагревателя (т.е. при постоянном расходе в мензурку поступает одинаковое количеств конденсата за одинаковые промежутки времени). При установившемся режиме кипения определить количество конденсата, собираемого за 1 секунду в течение определенного промежутка времени 1 (определить расход конденсата m1, г/с).
	Работа с калориметрическим нагревателем	Включить калориметрический нагреватель. Мощность его установить равной 0,2 – 0,5 кВт. Далее, как и в предыдущем случае, контролировать достижение установившегося режима и при этом режиме определить количество конденсата, собираемого за 1 секунду в течение определенного промежутка времени 2 (т.е. определить расход конденсата m2, г/с). В это же время необходимо отметить показания ваттметра, контролирующего мощность калориметрического нагревателя.
	Обработка полученных результатов	По окончании проведения лабораторной работы разбираем установку, тщательно моем посуду. Проводим обработку результатов (опытные данные следует занести в протокол наблюдений табл. 4.1.)

Форма протокола для записи наблюдений.

Таблица 4.1.

№ опыта	Мощность калориметрического нагревателя Рк, кВт	Время t, с	Расход конденсата m, г/с

Обработка результатов опыта

1. В период работы одного основного нагревателя теплота, подводимая к нагревателю и отводимая от него, затрачивается на образование пара и потери в окружающую среду Q_п:

Q₁ = rm₁ + Q_п

При работе одновременно двух нагревателей – основного и калориметрического – потери тепла в окружающую среду остались неизменными и равными Q_п,, так как при включении калориметрического нагревателя увеличивается количество образующегося пара, но температура его и температура сосуда е меняется, а следовательно, не изменяется и теплообмен с окружающей средой:

Q₁ + Q_к= rm₂ + Q_п,

где Q_к – теплота, подводимая от калориметрического нагревателя в единицу времени за период _2, кДж/с.

Отсюда следует:

Q_к = r(m₂ – m₁).

Следовательно:

,

где r – теплота парообразования,

Q_к – количество тепла, выделяемого калориметрическим нагревателем за 1 секунду, определяется при помощи нагревателя. Учитывая, что активная мощность электрического нагревателя преобразуется в тепловую мощность (тепловой поток), следует принять Q_к = Р_к.

2. По таблицам насыщенного водяного пара определить теплоту парообразования воды при данном атмосферном давлении.

Атмосферное давление измерить барометром.

3. Опытное значение теплоты парообразования сравнить с табличным и вычислить относительную погрешность в процентах:

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Получение и состояния водяного пара.

2. Удельная теплота парообразования.

3. Внутренняя и внешняя теплота парообразования. Их физический смысл.

4. Уравнение Клапейрона-Клаузиса.

5. Зависимость теплоты парообразования от температуры насыщения.

6. Изображение процесса парообразования в P-V, T-S, h-S диаграммах.

7. Определение теплоты парообразования в P-V, T-S, h-S диаграммах.

8. Определение теплоты парообразования опытным путем.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Дата добавления: 2017-02-01