К. Т. Тулеуов, С. А. Абдукаримов. Термодинамика и основы теплотехники методические указания к лабораторным работам (для студентов специальностей 050724, 050729, 050708) Издание третье, переработанное а лматы 2010 удк 621. 536. 016(18)

1.4 Методика проведения работы и описание экспериментальной установки. В данной работе экспериментальное определение газовой постоянной воздуха осуществляется следующим образом. В сосуде 7 в соответствии с рисунком 1.1 с неизменным объемом V содержится воздух массой при атмосферном давлении и температуре помещения . Начальные параметры его состояния связаны уравнением состояния V=. (1.10) После откачки части воздуха из сосуда и закрытие крана 6, его давление станет , масса , а новое состояние будет описываться уравнением V=. (1.11) Если экспериментально определить параметры этих равновесных состояний воздуха, то вычтя (1.11) из (1.10), можно определить газовую постоянную =, Дж/(кг*К) (1.12) где – разрежение (или вакуум) в сосуде, измеряемое вакуумметром в Па, – температура окружающей среды измеренная лабораторным термометром в К. Объем сосуда V показан на стенде. Схема экспериментальной установки показана на рис. 1.1. Экспериментальная установка состоит из точного электронного веса 8, на которой находится опытный сосуд 7, имеющий кран 6. Последний с помощью металлических (стеклянных) 4 и резиновых трубок 5 соединяется с вакуум-насосом 1 и вакуумметром 3. Между вакуум-насосом 1 и сосудом 7 подключен ресивер 2 для сглаживания пульсации давления при откачке воздуха. 1–вакуум–насос; 2–ресивер; 3–вакуумметр; 4–металлические (стеклянные) трубки; 6–кран (зажим); 7–опытный сосуд; 8–лабораторный электронный вес. Рисунок 1.1 – Схема экспериментальной установки ^ 1.5 Порядок проведения работы и обработка результатов эксперимента С помощью резиновой или (стеклянной) трубки 5 отсоединяем опытный сосуд 7 от вакуумной системы. Открыв кран 6 необходимо подождать 2…3 минуты и проверить равенство весов сосуда 7, т.е. с помощью электронного веса 8 определить первоначальный вес опытного сосуда 7 заполненный воздухом . При этом давление и температура воздуха в сосуде 7, очевидно будут равны давлению и температуре окружающего лабораторного помещения , которые определяются с помощью барометра – анероида и термометра. Затем сосуд 7 с помощью резиновой (или стеклянной) трубки 5, крана 6 подключается к вакуум-насосу 1, вакуумметру 3, ресиверу 2 и проводится откачка части воздуха их сосуда 7, наблюдая за величиной разрежения по вакуумметру 3. После откачки части воздуха до заданной преподавателем величины выждать 2…3 мин. и в этом состоянии необходимо измерить вакуумметром разрежение в сосуде 7. За это время обычно устанавливается тепловое состояние сосуда с окружающей средой. Затем кран 6 закрывается, отсоединяются резиновые трубки 5 и с помощью лабораторного электронного веса 8 определяется вес (масса) сосуда 7 с учетом откаченного воздуха . При этом мы имеем меньшую массу сосуда . Тогда вес откаченного воздуха дает величину =-, (1.13) где – масса сосуда с краном и резиновой (или стеклянной) трубкой до начала опыта; – масса сосуда с краном и резиновой (или стеклянной) трубкой в конце опыта. Опыт повторяется при трех значениях разрежения . До начала опыта необходимо заготовить таблицу наблюдений (таблица 1.1). Объем опытного сосуда 7: V=…. . Измерить температуру окружающей среды лабораторным термометром, а давление барометром Таблица 1.1 Результаты измерений и обработки результатов эксперимента. № опыта , К , Па Па , Па мг кг мг кг мг кг Дж/(кг·К) 1 2 3 Измеренные значения величин, необходимые для расчета газовой постоянной воздуха, нужно выразить в системе СИ (см. приложение Б), затем по формуле (1.12) найти и среднеарифметическое значение по данным трех опытов. Полученное среднее значение надо сравнить соответственно с расчетным по формуле (1.6) и литературными данными (=287 Дж/(кг·К)) по формулам: ; (1.14) . (1.15) Максимальная относительная (приборная) погрешность в определении газового постоянного воздуха находится при использовании уравнения (1.12) с учетом применяемых в работе средств измерения по формуле , (1.16) где – абсолютная погрешность измерения объема опытного сосуда, (5*); – абсолютная погрешность измерения давления (определяется классом точности прибора); – абсолютная погрешность измерения массы выкаченного воздуха (определяется классом точности прибора г); – абсолютная погрешность измерения температуры окружающего воздуха (). Эксперимент считается проведенным удовлетворительным, если меньше или равно Литература: 1[стр. 6-11]; 2[стр. 10-32]; 5[стр.11-14]. Контрольные вопросы: Чем отличается индивидуальная газовая и универсальная газовая постоянные, связь между ними, их размерности? Что такое абсолютное, барометрическое, избыточное и вакуумметрическое давления? Какими приборами они измеряются? Какое из давлений является параметром состояния и почему? Что такое термический параметр состояния? Какие параметры приняты в технической термодинамике за основные и почему? Какие уравнения состояния идеального газа вы знаете, размерности величин, входящих в эти уравнения? Что такое рабочее тело, термодинамическая система, равновесное и неравновесное состояние, равновесный и неравновесный термодинамические процессы, обратимый и необратимые процессы? Чем отличается идеальный газ от реального? Дать их определение? Что называется термодинамическим процессом? Какие параметры определяют тепловое состояние тела и в каких единицах они измеряются? Укажите погрешность измерения, какой величины составляет максимальную долю погрешности определения газовой постоянной воздуха? Дайте формулировку и напишите первый закон термодинамики в дифференциальном и аналитическом видах. ^ 2 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2. ИЗОТЕРМИЧЕСКОЕ СЖАТИЕ ВОЗДУХА 2.1 Цель работы Цель работы – изучение закономерностей изменения параметров состояния идеального газа (воздуха) при изотермическом процессе, расчет работы процесса и изменений калорических функций (энтропии). 2.2 Задание 1) Получить экспериментальную и расчетную (теоретическую) зависимость объема газа (воздуха) от давления в изотермическом процессе V=(P) при Т= 2) Сравнить экспериментальную зависимость V=(P) (изотерму(кривую)) с теоретической рассчитанной по формуле (2.2). 3) Рассчитать экспериментальную и теоретическую работу изотермического сжатия в процессе двумя заданными состояниями по формуле (2.3) или (2.4). 4) Определить (экспериментально) показатель политропы процесса n в процессе двумя заданными состояниями по формуле (2.12). 5) Рассчитать (экспериментально) изменения энтропии в процессе между двумя заданными состояниями по формуле (2.7) или (2.9). 6) Вычислить относительную величину расхождения между значениями работы сжатия и давления, рассчитанную по экспериментальной и расчетной кривой по формулам (2.2) и (2.4). ^ 2.3 Краткие теоретические сведения Сухой воздух при давлениях, близких к атмосферному с достаточной степенью точности может считаться идеальным газом. В идеальных газах отсутствуют силы взаимного притяжения и отталкивания между молекулами, а объем самих молекул пренебрежимо мал по сравнению с объемом газа. Связь между параметрами в двух состояниях 1 и 2 равновесного изотермического процесса идеального газа характеризуются уравнением Бойля-Мариотта (2.1) или для m кг газа , (2.2) где идеальный объем газа, ; V=m– объем газа, . Экспериментальная работа изменения объема газа в изотермическом процессе между состояниями 1 и 2 определяется по формуле (для 1 кг газа) , Дж/кг (2.3) или для m кг газа , Дж (2.4) где m (кг) масса рабочего тела в каждом опыте в бюретке 6, кг. Ее можно найти по уравнению состояния идеального газа: m=, кг (2.5) где R =287 Дж/(кг·К)– газовая постоянная воздуха. Внутренняя энергия и энтальпия газа в изотермическом процессе не меняется, поэтому из первого закона термодинамики () работа изменения объема и количество теплоты, полученное телом, равны между собой. , Дж. (2.6) Изменение экспериментальной энтропии в изотермическом процессе, т.е. разность энтропии, соответствующих состояниям 1и 2 вычисляется следующим образом Дж/К . (2.7) Формула (2.7) может быть приведена к другому виду. Из уравнения состояния идеального газа имеем mR=PV/T . (2.8) С учетом этого соотношения (2.6) приобретает вид Дж/К. (2.9) Теплоемкость в изотермическом процессе . (2.10) Показатель политропы n любого политропного процесса 1-2 (из уравнения политропного процесса) , (2.11) рассчитывается по формуле . (2.12)

Похожие:

	К. Т. Тулеуов, С. А. Абдукаримов. Термодинамика и основы теплотехники... Методические указания предназначены для студентов специальностей 050724, 050729, 050708. Они могут быть использованы студентами других...		Методические указания к лабораторным работам предназначены для студентов... Теория электрических цепей Методические указания к лабораторным работам для студентов специальностей 5В071900, 5В070400, 5В070300,...
	Методические указания к лабораторным работам по курсу «информационные системы в экономике» Методические указания к лабораторным работам по курсу «информационные системы в экономике» для студентов специальности 080105. 65...		Методические указания к лабораторным работам «Основы метрологии и... Методичні вказівки до лабораторних робіт «Основи метрології та вимірювальної техніки» для студентів електротехнічних спеціальностей...
	Поппер К. Открытое общество и его враги. Т. 1: Чары Платона. Пер... Первое издание — 1945. Второе издание (переработанное) — 1952. Третье издание (переработанное) — 1957. Четвертое издание (переработанное)...		Методические указания к лабораторным работам по изучению операционной... Методические указания рекомендуется использовать для проведения лабораторного практикума в объеме 4 – 6 работ
	Методические указания к лабораторным работам и самостоятельным по... «Информатика» и к учебной практике «Вычислительная техника» для студентов всех специальностей		Методические указания к индивидуальному домашнему заданию по курсу... Методические указания предназначены для студентов всех форм обучения специальностей: 14050265 «Котло-и реакторостроение», 14010165...
	Методические указания по курсу «Математика» для студентов В данной работе приводятся тексты контрольных задач, соответствующих программе и методические указания по их выполнению. Издание...		Методические указания к лабораторным работам по дисциплине "Информационные... Государственное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования