Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

ИЗОХОРНЫЙ ПРОЦЕСС ВОЗДУХА



Цель работы: Исследование процессов идеальных газов на примере изохорного процесса воздуха.

Задание

1. Провести экспериментальное исследование зависимости давления воздуха от температуры в изохорном процессе.

2. По экспериментальным данным построить графическую зависимость давления от температуры.

3. В тех же координатах построить изохору по расчётным параметрам

4. Определить изменение внутренней энергии воздуха в процессе.

5. Определить изменение энтропии в процессе, считая теплоёмкость постоянной.

6. Рассчитать относительную погрешность экспериментальных данных.

7. Составить отчёт.

 

Основные понятия

 

­Термодинамический процесс, в котором удельный объем газа не изменяется, называется изохорным. Линия, изображающая процесс на графике в какой-либо системе координат, называется изохорой.

На рис. 1. представлен график процесса в координатах P-V и P-T.

 

Рис.1

Из уравнения идеального газа следует, что при V=const

(1)

т.е. давление газа прямо пропорционально его температуре (закон Шарля). Соответствующая графическая зависимость показана на рис. 1.

Работа расширения газа в изохорном процессе равна нулю, поскольку

Следовательно, внешняя теплота расходуется целиком на измерении внутренней энергии газа

Отсюда или, используя понятие средних теплоемкостей в интервале температур:

(2)

Изменение энтропии в обратимом изохорном процессе определяется по уравнению, кДж/(кг•К)

(3)

 

Экспериментальная установка

 

Плотно закрытый металлический сосуд 3 с постоянным количеством воздуха 5 соединен с манометром 7 и помещен в емкость 2, наполненную водой. Под емкостью смонтирован электронагреватель 1. Для измерения температуры воздуха в сосуде 3 установлен жидкостный стеклянный термометр 4. Внутренняя полость сосуда 3 краном 6 может быть соединена с атмосферой.

Рис. 2. Схема экспериментальной установки

Порядок выполнения работы

 

1. Изучить установку и ознакомиться с правилами работы на ней.

2. Убедиться, что вода полностью покрывает сосуд 3. .При необходимости добавить воды.

3. Установить в системе исходное давление, равное атмосферному, для чего открыть кран 6. При этом стрелка манометра 7 установится на нуль. Закрыть кран.

4. Включить нагреватель в сеть.

5. Через каждые 4ºС регистрировать температуру и давление воздуха.

6. При температуре 60ºС о прекратить и отключить установку от электрической сети.

7. По барографу записать величину атмосферного давления. Данные измерений занести в протокол наблюдений (столбцы 1,2,4,6 табл.1).

Таблица 1

Протокол наблюдений

 

Номер замера Температура, К Избыточное давление Р изб. Атмосферное давление Р атм. Абсолютное давление Р абс.
°С К мм. рт. ст. кПа мбар кПа кПа

 

Обработка опытных данных

 

1. Перевести результаты измерений в единицы СИ. Полученные значения величин записать в табл. 1, заполнив тем самым столбцы 3, 5, 7 и 8.

2. Используя данные табл.1, построить график . Необходимо учесть, что параметром соотношения является абсолютное давление воздуха, которое отсчитываете от абсолютного разрежения:

Параметры и погрешности Числовые значения
Абсолютная температура, К          
Абсолютное давление экспериментальное, кПа          
Абсолютное давление расчетное, кПа          
Абсолютная погрешность замера давления, кПа          
Относительная погрешность замера давления, %          

На этом графике построить теоретическую зависимость, Р = f (T) используя уравнение (1), представив его в виде:

где Р0 и Т0 - давление и температура воздуха в сосуде, принятые за начало отсчета ; Рi и Тi - параметры последующих точек процесса.

З. определить изменение внутренней энергии воздуха в процессе, используя выражение (2). Значение средних массовых изохорных теплоемкостей взять из прил.1.

4. Определить изменение энтропии воздуха по формуле (3). Значение теплоемкости принять постоянным, равным 0,7 кДж/(кг•К)

5. Определить относительную погрешность измерения давления в каждой опытной точке. Полученные данные занести в табл. 2.

Таблица 2

 

 

Вопросы для самоконтроля

1. Дать определения основных термодинамических процессов.

2. Как графически изображаются на PV - диаграмме изохора, изобара, изотерма, адиабата?

3. Написать формулы соотношений между параметрами P, V и T для каждого процесса.

4. Объяснить повышение температуры при расширении газа в изобарном процессе.

5. Почему в адиабатном процессе расширения тела температура убывает, а при сжатии повышается?

6. Объяснить взаимное расположение на Р-V - диаграмме изотермы и адиабаты, проведенных из одной точки, при расширении и при сжатии газа.

7. Какой процесс называется политропным?

8. Каково значение показателя политропы для основных процессов?

9. По каким уравнениям вычисляются изменения энтропии в основных процессах?

10. Почему на построенных графиках изохорного процесса расчетная изохора не совпадает с экспериментальной?

Лабораторная работа 5

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.