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)

Таблица 3.1 Экспериментальные данные , Па; , К. Номер опыта Давление Объем Па Па Па Па 1 2 3 4 5 6 Расчетные данные заносятся в таблицу 3.2 Таблица 3.2 Расчетные данные № расчета Давление Объем Работа расширения Располагаемая Работа Показатель адиабаты , Па , Па , , L, Дж , Дж K 1 2 3 4 5 6 Литература: 1 стр[32-33]; 3 стр.[66-68]; 5,6[стр 24-25]. ^ Контрольные вопросы: 1)Какой процесс называется адиабатным? 2)Что называется изоэнтропным процессом? 3)Как создается адиабатный процесс в данной работе? 4)За счет чего совершается работа в процессе адиабатного расширения? 5)Почему энтропия в адиабатном процессе не меняется? 6)Вывести одну из расчетных формул работы расширения для адиабатного процесса? 7)Напишите уравнение адиабатного процесса в Р, V и Т, S – диаграммах. 8)Напишите уравнение первого закона термодинамики для адиабатного процесса. 9)Напишите аналитическое выражение второго закона термодинамики для обратимых и необратимых процессов и циклов через энтропию для адиабатного процесса. 10)Получите соотношение между параметрами Р и V, Т и V, Р и Т в адиабатном процессе. 11)Как называется процесс, в котором работа совершается лишь за счет уменьшения внутренней энергии? 12)Написать уравнение теплоемкости политропного процесса и показать, что из данного уравнения можно получить теплоемкости адиабатного процесса. 13)Почему в адиабатном процессе расширения тела температура убывает, а при сжатии увеличивается? 14)Каково расположение адиабаты в Р, V и T, S – диаграммах. 15)Охарактеризовать источники погрешностей в эксперименте? ^ 4 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4. ИЗМЕРЕНИЕ ТЕПЛОЕМКОСТИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ 4.1 Цель работы Цель работы – экспериментальное исследование (определение) температурной зависимости удельной массовой теплоемкости твердых тел в режиме монотонного нагрева, ознакомление с методикой исследования и получение навыков в проведении эксперимента. 4.2 Задание 1) Ознакомиться с работой прибора “Измеритель теплоемкости ИТ – с – 400”. 2) Определить температурную зависимость удельной массовой теплоемкости твердого механически обработанного (твердого) материала в пределах интервала температуры от 25° до 150°С. 3) Обработать результаты эксперимента по формуле (4.14). 4) Определить погрешность эксперимента по формуле (4.15). 5) Построить зависимость удельной массовой теплоемкости испытуемого материала от температуры нагрева C=f(t). 6) Составить и защитить отчет по выполненной работе. ^ 4.3 Краткие теоретические сведения Теплоемкостью называется количество теплоты, которое нужно подвести к телу или отнять от него для изменения температуры тела на градус (1° С или 1 К). Полная теплоемкость в данном процессе (Х) определяется по формуле Дж/К. (4.1) Обычно величину теплоемкости относят к единице количества вещества и называют удельной теплоемкостью . В зависимости от количественной единицы вещества, к которому подводится теплота, различают: удельную массовую теплоемкость (=, Дж/(кг*К); удельную объемную теплоемкость Дж/() удельную мольную (молярную) теплоемкость (, Дж/(моль·К). Названные удельные теплоемкости связаны между собой следующими зависимостями: , (4.2) , (4.3) , , (4.4) где индекс “X” в (4.1)…(4.4) характеризует параметр, (P,V,T,n,q) которые остается постоянным в данном термодинамическом процессе; - полная теплоемкость в Дж/К; ,, – удельные теплоемкости для единицы количества вещества. Для идеального газа между теплоемкостями при постоянном давлении и постоянном объеме существует следующая зависимость: , или (4.5) Теплоемкость является параметром процесса и в общем случае величина переменная, зависит от температуры, давления, вида вещества и от характера термодинамического процесса, в котором подводится или отводится теплота. В основу работы измерителя теплоемкости положен сравнительный метод динамического с – калориметра с тепломером и адиабатической оболочкой. Теоретическое обоснование метода монотонного режима измерения изложено в [9]. На рисунке 4.1 показана тепловая схема метода динамического с – калориметра. Образец (материал) испытуемый 1 размещают внутри металлической ампулы 2 и монотонно разогревают вместе с ней за счет непрерывно поступающего к ампуле 2 через тепломе р 3 теплового потка Q. Тепловая связь ампулы 2 и образца 1 с внешней средой допускается только через тепломер 3, поэтому участки поверхности ампулы отделены от среды оболочкой адиабатической 4. Тепловой поток , проходящий через среднее значение тепломера 3, идет на разогрев образца испытуемого 1 и ампулы 2 и определяется по формуле , (4.6) где – тепловой поток, идущий на разогрев испытуемого образца 1, Вт; - тепловой поток идущий на разогрев ампулы 2, Вт. Тепловой поток, идущий на разогрев испытуемого образца, определяется по формуле (4.7) где - удельная массовая теплоемкость образца, Дж/(кг*К); - масса образца, кг; - скорость разогрева, К/с. Тепловой поток, идущий на разогрев ампулы, определяется по формуле (4.8) где - полная теплоемкость ампулы, Дж/К. О величине теплового потока, проходящего через тепломер 3 , можно судить по величине перепада температуры на тепломере ∆ и тепловом проводимости , определенной, из независимых градуировочных экспериментов , (4.9) Параметр (тепловой проводимости тепломера) является постоянной прибора и зависит только от температурного уровня образца и приведен в таблице 4.1. Градуировка измерителя заключается в экспериментальном определении тепловой проводимости тепломера в зависимости от температуры . Для этого необходимо проводить пять экспериментов с эталонным образцом (медным М1 – ГОСТ 859 – 78 или кварцевым стеклом КВ – ГОСТ 15130 – 86) и столько же с пустой ампулой в соответствии со специальной методикой. При этом тепловая проводимость тепломера определяется по следующей формуле: , Вт/К (4.10) где – полная теплоемкость эталонного образца, Дж/К; - среднее значение времени запаздывания на тепломере в экспериментах с эталонным образцом, с; - среднее значение времени на тепломере в экспериментах с пустой ампулой, с. Полная теплоемкость эталонного образца вычисляется по формуле Дж/К (4.11) где - табличное значение удельной массовой теплоемкости эталонного образца, Дж/(кгК); - масса эталонного образца, кг. Вычисленные значения для медного (эталонного) образца соответственно по (4.10) и заносятся в таблицу 4.1 и их можно использовать как постоянные приборы при определении удельной массовой теплоемкости по формуле (4.14). Расчетная формула удельной теплоемкости испытуемого образца с учетом (4.6), (4.7), (4.8), (4.9) имеет следующий вид: , (4.12) При малых перепадах температур на тепломере можно перейти к измерению времени запаздывания температуры на тепломере, учитывая, что , (4.13) где - время запаздывания температуры на тепломере, с (определяется экспериментальным путем) Тогда рабочая расчетная формула удельной массовой теплоемкости испытуемого образца примет вид , (4.14) где - время запаздывания температуры на тепломере в экспериментах с пустой ампулой, с. Величина = является постоянной прибора и приведена в таблице 5.1

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