Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
otchet_po_12_labe_virtualka.doc
Скачиваний:
61
Добавлен:
02.04.2015
Размер:
325.12 Кб
Скачать

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«Национальный минерально-сырьевой университет «горный» Отчёт по лабораторной работе № 12. По дисциплине:____________________Физика___________________________

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

Тема: Исследование эффекта Джоуля-Томпсона при адиабатическом истечении газа

Выполнил: студент группы ГС-12-2 ­­­­­__________ /Лебедихин Г.А./

(подпись) (Ф.И.О.)

Проверил: доцент ______________ /Левин К.Л./

(подпись) (Ф.И.О.)

Санкт-Петербург

2013 г.

Цель работы – 1. определить изменение температуры углекислого газа при протекании через малопроницаемую перегородку при разных начальных значениях давления и температуры;

2. вычислить, по результатам опытов, коэффициенты Ван-дер-Ваальса "a" и "b".

Явление, лежащее в основе эксперимента – Эффект Джоуля-Томсона

Основные определения и понятия:

Идеальный газ — газ, в котором взаимодействие между молекулами сводится к парным столкновениям, причём время межмолекулярного столкновения много меньше среднего времени между столкновениями. Идеальный газ является простейшим модельным объектом молекулярной физики.

Уравнением состояния идеального газа является уравнение Менделеева-Клайперона. 

Реальный газ — газ, в котором учитывается взаимодействие между молекулами. Уравнение состояния реального газа часто строится методами теории возмущений, при этом отличие от уравнения состояния идеального газа описывается набором вириальных коэффициентов.

Теплота - принципиально иная форма передачи энергии, чем работа, передача осуществляется при теплообмене. Теплообмен - микроскопическая, т.е неупорядоченная форма передачи энергии хаотически двигающими частицами. Направление передачи теплота определяется температурой. И теплота, и температура не являются свойствами системы. Передача теплоты или совершение работы осуществляется при взаимоотношении системы с внешней средой или другой системы. Условимся положительной считать теплоту, полученную системой от окружающей среды, а работу, произведенную системой.

Законы:

Изменение температуры реального газа в результате его адиабатического расшире­ния, или, как говорят, адиабатического дросселирования — медленного прохождения газа под действием перепада давления сквозь дроссель (например, пористую перегород­ку), называется эффектом Джоуля—Томсона. Эффект Джоуля — Томсона принято называть положительным, если газ в процессе дросселирования охлаждается (T<0), и отрицательным, если газ нагревается (T > 0).

В зависимости от условий дросселирования для одного и того же газа эффект Джоуля — Томсона может быть как положительным, так и отрицательным. Тем­пература, при которой (для данного давления) происходит изменение знака эффекта Джоуля — Томсона, называется температурой инверсии:

,

Где a и b – коэффициенты Ван-дер-Ваальса, R – газовая постоянная, V – объём.

Кривая, определяемая приведённым выше уравнением, — кривая инверсии — приведена на рис. Область выше этой кривой соответствует отрицательному эффекту Джоуля — Томсона, ниже — положительному. Отметим, что при больших перепадах давления на дросселе температура газа изменяется значительно. Так, при дросселировании от 20 да 0,1 МПа и начальной температуре 17°С воздух охлаждается на 35° С.

Эффект Джоуля — Томсона обусловлен отклонением газа от идеальности.

При расширении газов наблюдается эффект их охлаждения, причиной является то что расширение связано с работой против сил взаимодействия между частицами.

Схема установки

Схема установки для исследования эффекта Джоуля-Томсона в углекислом газе представлена на рисунке. Основным элементом установки является трубка 1 с пористой перегородкой 2, через которую пропускается исследуемый газ. Трубка сделана из материала, обладающего малой теплопроводностью. Пористая перегородка 2 расположена в конце трубки и представляет собой стеклянную пористую пробку с множеством узких и длинных каналов. Пористость и толщина пробки подобраны так, чтобы обеспечить оптимальный поток газа при перепаде давлений до 10 атм.; при этом в результате эффекта Джоуля-Томсона создается достаточная разность температур. Газ поступает в трубку из термочстатичсесчкого объёма 8, в котором нагревается змеевик 9 до температуры воды в термостате. Температура воды измеряется термопарой 11 и отображается на индикаторе 7, разность температур до и после перегородки измеряется дифференциальной термопарой 4 и отображается на индикаторе 6.

Газ поступает в систему из баллона 13 через редуктор 12, который позволяет регулировать давление газа в магистрали. Кран 10 позволяет перекрыть поток газа, давление контролируется манометром 11.

ТЭН управляется с пульта 7. Пульт содержит задатчик температуры (в С), переключатели "НАГРЕВ" и "ЦИРК". Переключатель "НАГРЕВ" включает режим поддержания температуры воды внутри термостата равной заданной, при выключенном переключателе "НАГРЕВ" температура воды устанавливается равной комнатной. Индикацией включения нагрева является окрашивание в красный цвет изображения ТЭНа внутри термостата. Переключатель

"ЦИРК" включает или выключает циркуляцию воды через водяную рубашку трубы 1. Индикацией включения циркуляции является вращение крыльчатки насоса внутри термостата.

Соседние файлы в предмете Физика