Задание

1. Запустите лабораторную работу. Отметьте в лабораторном журнале указанный преподавателем тип используемого газа и его начальное давление..

2. Изотермический процесс. Установите на термостатах температуры, отличающиеся на 5070С. Подключите левый термостат к системе. Установите поршень в крайнее верхнее положение, заполните систему заданным газом при требуемом давлении. Перед заполнением системы новым газом необходимо выполнить ваккуумирование системы.

Перемещая поршень вниз, запишите пары значений (давление и объем) для 10 промежуточных положений поршня. Повторите измерения, подключив к системе правый термостат. По полученным данным постройте графики процесса в () координатах.

3. Изобарный процесс. Установите на левом термостате максимальную температуру, подключите его к системе. Заполните систему заданным газом при требуемом давлении. Запишите начальные параметры состояния. Уменьшите температуру на 10С, дождитесь установления температуры в цилиндре. Переместите поршень вниз, чтобы восстановить начальное давление, запишите полученные параметры состояния. Продолжайте охлаждение газа и перемещение поршня до температуры 20С. Повторите измерения для другого начального давления в системе. По полученным данным постройте графики процесса в () координатах.

4. Изохорный процесс. Установите на левом термостате температуру 20С, подключите его к системе. Заполните систему заданным газом при требуемом давлении и объеме. Запишите начальные параметры состояния. Увеличивайте температуру до максимальной с шагом 10С, записывая параметры состояния. Повторите измерения для других начальных параметров. По полученным данным постройте графики процесса в () координатах.

5. Тарировка газового термометра. Установите поршень в верхнее положение. Установите на левом термостате температуру 20С, подключите его к системе. Откачайте систему до давления -0,2-0,6 бар. Подключите к магистрали ртутный манометр. Перемещением правого колена добейтесь, чтобы правый столбик ртути не доходил до верхнего края трубки на 2030 мм. Запишите параметры состояния газа и значения уровней ртути в коленах манометра. Поднимите температуру на 10С, дождитесь установления температуры в цилиндре. Перемещением правого колена добейтесь, чтобы уровень ртути в левом колене вернулся к исходному значению. Запишите параметры состояния газа и значения уровней ртути в коленах манометра. Продолжайте измерения, повышая температуру газа до максимальной.

По полученным результатам измерений рассчитайте давление газа (в мм рт. ст.) для каждой температуры.

Постройте калибровочный график зависимости .

Работа №2

Цикл тепловой машины

Цель работы:исследование принципа работы простейшей тепловой машины в прямом и обращенном цикле.

Будем называть тепловой машиной устройство, способное переносить тепло от менее нагретого тела к более нагретому. В случае, если при этом процессе увеличивается температура теплоприемника за счет неограниченного запаса тепла в более холодном теле, цикл будем называть прямым, в случае уменьшения температуры более холодного тела за счет рассеяния тепла в более теплом теле, цикл будем называть обращенным.

В промышленных тепловых машинах не применяется газ в качестве рабочего тела вследствие крайне низкого КПД, но для ознакомления с принципом работы тепловой машины газ в качестве рабочего тела удобен из-за простоты описания происходящих процессов. Рассмотрим основные этапы работы тепловой машины в прямом цикле. Предполагается, что в системе имеется неограниченный источник тепла, т.е. такой источник, который сохраняет свою температуру независимо от процессов теплообмена с ним. В качестве такого источника реально используется окружающая среда (уличный воздух, вода в больших водоемах). В качестве приемника тепла может выступать, например, воздух внутри помещения. За счет тепла источника газ в начале цикла сжатия приобретает температуру источника. В процессе сжатия температура газа повышается, избыточное тепло передается приемнику тепла. При этом часть тепла неизбежно теряется на нагрев частей установки и, в конечном итоге, возврат назад к источнику тепла. Поскольку масса газа в объеме цилиндра много меньше суммарной массы циркулирующей воды в теплоприемнике и деталей установки, теплом, потраченным на нагрев газа можно пренебречь, тогда уравнение теплового баланса за цикл сжатия можно записать в следующем виде:

где - изменение температуры системы за один ход поршня;

- теплоемкость теплоприемника (воды);

- теплоемкость цилиндра и поршня;

- работа внешних сил по перемещению поршня.

Оценить работу можно графически, построив график зависимостипо результатам измерения параметров состояния газа в процессе сжатия.