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)


НазваниеК. 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)
страница4/8
Дата публикации27.05.2013
Размер0.69 Mb.
ТипМетодические указания
userdocs.ru > Математика > Методические указания
1   2   3   4   5   6   7   8

^ Контрольные вопросы:


  1. Какой процесс называется изотермическим? Соотношение между параметрами в изотермическом процессе.

  2. Что называется равновесным состоянием и равновесным процессом?

  3. Почему изменения внутренней энергии и энтальпии идеального газа в изотермическом процессе равны нулю?

  4. Чему равна теплоемкость изотермического процесса?

  5. Вывести формулы работы изменения объема в изотермическом процессе?

  6. Как реализуется изотермический процесс в данной работе?

  7. Каково взаимное расположение изотермы и адиабаты на Р,V– диаграмме, проведенной из одной точки при сжатии и расширении газа?

  8. Докажите, что в изотермическом процессе работа, совершаемая идеальным газом, равна количеству тепла, подведенного в данном процессе.

  9. Написать (два вида) уравнения первого закона термодинамики для изотермического процесса.

  10. Как связаны между собой теплота, работа и изменение внутренней энергии термодинамической системы и как называется эта зависимость?

  11. Каково расположение изотермы в Р,V и Т,S– координатах?

  12. При каких условиях политропный процесс переходит в изотермический?

  13. Способы определения показателя политропы.

  14. По каким уравнениям вычисляется изменение энтропии в изотермическом процессе?

  15. Написать уравнение теплоемкости политропного процесса и показать, что из данного уравнения можно получить теплоемкости изотермического процесса.

  16. Что такое энтропия и энтальпия?

  17. Сформулируйте цель настоящей работы.



^ 3 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3. АДИАБАТНОЕ РАСШИРЕНИЕ ВОЗДУХА
3.1 Цель работы

Цель работы– изучение закономерностей изменения параметров состояния воздуха при адиабатном расширении, расчет работы процесса и показателя адиабаты, и получение навыков экспериментального термодинамического исследования.
3.2 Задание
1) Получить экспериментальную и расчетную (теоретическую) зависимости объема газа (воздуха) от давления в адиабатном процессе.

2) Сравнить экспериментальную адиабату (кривую ) с теоретической рассчитанной по формуле (3.8).

3) Определить (экспериментально) показатель адиабаты К в процессе двумя заданными состояниями по формуле (3.18) и сравнить его с литературным значением .

4) Рассчитать экспериментальную и расчетную работу адиабатного расширения в процессе двумя заданными состояниями по формуле (3.13).

5) Рассчитать экспериментальную располагаемую работу в адиабатном процессе между двумя заданными состояниями по формуле (3.14).

6) Вычислить относительную величину расхождения между значениями работы расширения, давления и показателя адиабаты, рассчитанную по экспериментальной и расчетной величине по формулам (3.17) и (3.20).

7) Определить максимальную относительную погрешность (эксперимента) определения работы расширения адиабатного процесса по формуле (3.22).

8) Составить и защитить отчет по выполненной работе.
^ 3.3 Краткие теоретические сведения
Адиабатным процессом называется такой процесс, в котором к термодинамической системе не подводится и от термодинамической системы не отводится тепло, т.е. .

В реальных условиях процесс является адиабатным в тех случаях, когда система снабжена хорошей теплоизоляцией или когда процесс расширения (сжатия) системы происходит настолько быстро, что не успевает произойти сколько-нибудь заметный теплообмен рабочего тела с окружающей средой. Для получения адиабатного процесса необходимым и обязательным условием является и, следовательно, Q=0.

Для обратимого адиабатного процесса , но поскольку на основании уравнения второго закона термодинамики для этого процесса dQ=TdS, то dS=0 и изменение энтропии , т.е. Следовательно, обратимый адиабатный процесс является процессом при постоянной энтропии, или изоэнтропным.

Дифференциальным уравнением изоэнтропного (адиабатного) процесса является выражение

. (3.1)

В термодинамике внутренняя энергия U, энтальпия H, теплоемкость С называются калориметрическими свойствами (параметрами) вещества, а объем V, давление Р, температура Т– термическими свойствами (параметрами). Уравнение (3.1) показывает, как связан изменение калорических свойств системы (Н,U) с изменением ее термических свойств (Р,V) в изоэнтропном процессе.

В уравнении (3.1) обозначим . (3.2)

Величину К называют показателем изоэнтропного (адиабатного) процесса.

Связь между параметрами в адиабатическом процессе можно получить при и двух форм записи первого закона термодинамики.

; (3.3)

; (3.4)

разделив (3.4) на (3.3) и обозначив , получим , (3.5)

откуда, разделяя переменные,

. (3.6)

Тогда интегрируя (3.6) от 1-го до 2-го состояния уравнение адиабаты в дифференциальной форме

; (3.7)

откуда

или , (3.8)

откуда уравнение адиабаты

(3.9)

Кроме того, с учетом уравнения состояния и можно получить связь между V и Т, Р и Т в адиабатическом процессе:

. (3.10)

Здесь – показатель адиабаты; и – массовая изобарная и изохорная теплоемкость, Дж/К; Т, Р и V– абсолютная температура, К, давление, Па, и объем, .

Теплоемкость адиабатного процесса

. (3.11)

Показатель адиабаты К может изменятся с изменением состоянием рабочего тела. При переменной К обычно при технических расчетах берут среднее значение в рассматриваемом интервале параметров. С учетом (3.9) и (3.10) можно получить:

и . (3.12)

Для многих газов и паров величина показателя изоэнтропы (адиабаты) К с изменением температуры изменяется относительно слабо, причем для большинства газов значение К лежат в интервале 1,3….1,7. Для воздуха К1,41.

Работа расширения L и располагаемая работа системы в адиабатном процессе между состояниями 1 и 2 определяются по формулам:

Дж. (3.13)

Дж. (3.14)

В адиабатическом процессе работа расширения системы совершается за счет убыли внутренней энергии системы

(3.15)

Следует подчеркнуть, что уравнения (3.13) и (3.14) пригодны для расчетов и в том случае, если в интервале параметров между точками 1 и 2 показатель адиабаты К сохраняется постоянным. Если же К изменяется, то при расчете по уравнениям (3.13) и (3.14) следует пользоваться средним значением в данном интервале параметров.
^ 3.4 Методика проведения работы и описание экспериментальной установки
Работа выполняется на установке, приведенной на рис. 2.1 (см.стр.14). Основным элементом экспериментальной установки является сосуд 4 (стеклянный цилиндр), который соединен с манометром 7 и вакуум-насосом 1. В сосуд до определенного уровня залита жидкость 8. Рабочая трубка 6 расположена внутри сосуда 4. Нижний конец ее открыт и находится в жидкости, а верхний конец герметично закрыт.

Первоначально воздух (жидкость) в трубке 6 сжимается до давления и объема нагнетанием воздуха в сосуд 1. Нагнетание воздуха производится вакуум-насосом 1 через кран 3. Затем кран закрывается, после чего необходимо выждать определенное время (2…3 минуты) для установления температуры в системе. После установления равновесного состояния рабочего тела (воздуха) необходимо измерить и записать значение избыточного давления и объема в рабочей трубке 6. Избыточное давление жидкости, а следовательно, и давление воздуха в трубке 6 измеряется манометром 7. Измерение объема рабочего тела осуществляется по уровню жидкости в бюретке 6 с помощью шкалы 5. Если открыт кран 3, то воздух в сосуде 4 будет истекать в окружающую среду и воздух в трубке 6 практически адиабатно расширяется до какого-то конечного состояния. Опыт необходимо повторить 5…6 раз при различных начальных значениях начального давления и объема. При этом адиабатический процесс обеспечивается высокой скоростью расширения воздуха и наличием теплоизоляции объема, в котором происходит процесс (воздушная прослойка между бюреткой 6 и сосудом 4).

^ 3.5 Порядок проведения работы и обработка результатов эксперимента

Опыт состоит в измерении давлений и объемов воздуха, соответствующих конечным равновесным состояниям ряда адиабатных процессов расширения. С помощью вакуум насоса 1 давление в рабочем теле довести до некоторого заданного преподавателя значения. Выдержать систему в заданном состоянии 2…3 минуты и зафиксировать параметры начального состояния: , и . Открыть кран 3, затем закрыть его, не давая давлению в системе упасть до атмосферного, и в момент закрытия крана зафиксировать значения объема и давления по шкале 5 и манометру 7 соответственно. Опыт повторить 5...6 раз.

Абсолютное давление при различных равновесных состояниях рабочего тела рассчитывается по опытным данным по формуле

,Па (3.16)

где - избыточное давление рабочего тела, измеренное манометром в каждом опыте, Па ; - давление окружающей среды (атмосферы), Па.

Результаты представить в виде таблицы 3.1 и P,V – диаграмме, в которой построить экспериментальную и теоретическую адиабаты, принимая за общую начальную точку 1 с параметрами и . Экспериментальная адиабата строится по данным опыта (через точки 1 и 2), а теоретическая – из точки 1 – как гипербола в соответствии с уравнением (3.9), в котором K==1,41. При этом, задаваясь значениями объема V (в соответствии с таблицой 3.1), определить соответствующее им давления P. Теоретическая (расчетная) адиабата должна походить через начальное состояние в каждом опыте.

Ошибка эксперимента может быть оценена по расхождению давлений на экспериментальной и теоретической адиабатах в месте их максимального удаления друг от друга:

(3.17)

Опытный показатель адиабаты для n – опытов следует определить по уравнению (3.7)в виде

. (3.18)

По этим значениям находят среднее значение показателя адиабаты :

. (3.19)

Значения среднего показателя , полученные в опыте, следует сравнить с литературным значением для воздуха и вычислить относительную величину расхождения между ними в виде

100%. (3.20)

Работу расширения L и располагаемую работу в каждом опыте рассчитать по (3.13) и(3.14), в которых m – масса рабочего тела в бюретке 6, кг. Её можно найти по уравнению состояния идеального газа:

m=, кг (3.21)

где R=287 Дж/(кгК) – газовая постоянная воздуха.

Максимальная относительная погрешность определения работы расширения адиабатного процесса рассчитывается по формуле

. (3.22)

в которой - относительная погрешность определения объема в эксперименте; - абсолютная погрешность определения объема, , соответствующая половине минимального деления шкалы 5.
1   2   3   4   5   6   7   8

Похожие:

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) iconК. Т. Тулеуов, С. А. Абдукаримов. Термодинамика и основы теплотехники...
Методические указания предназначены для студентов специальностей 050724, 050729, 050708. Они могут быть использованы студентами других...
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) iconМетодические указания к лабораторным работам предназначены для студентов...
Теория электрических цепей Методические указания к лабораторным работам для студентов специальностей 5В071900, 5В070400, 5В070300,...
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) iconМетодические 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...
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) iconМетодические указания к лабораторным работам «Основы метрологии и...
Методичні вказівки до лабораторних робіт «Основи метрології та вимірювальної техніки» для студентів електротехнічних спеціальностей...
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) iconПоппер 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)...
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) iconМетодические указания к лабораторным работам по изучению операционной...
Методические указания рекомендуется использовать для проведения лабораторного практикума в объеме 4 – 6 работ
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) iconМетодические указания к лабораторным работам и самостоятельным по...
«Информатика» и к учебной практике «Вычислительная техника» для студентов всех специальностей
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) iconМетодические указания к индивидуальному домашнему заданию по курсу...
Методические указания предназначены для студентов всех форм обучения специальностей: 14050265 «Котло-и реакторостроение», 14010165...
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) iconМетодические указания по курсу «Математика» для студентов
В данной работе приводятся тексты контрольных задач, соответствующих программе и методические указания по их выполнению. Издание...
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) iconМетодические указания к лабораторным работам по дисциплине "Информационные...
Государственное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2020
контакты
userdocs.ru
Главная страница