Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4.DOC
Скачиваний:
15
Добавлен:
01.05.2014
Размер:
276.48 Кб
Скачать

Лабораторная работа №4 определение молярной Теплоемкости воздуха

    1. Цель работы

Определение теплоемкости воздуха при постоянном давлении методом нагрева струи.

    1. Оборудование

Комплекс ЛКТ-4.

    1. Метод измерений

Измеряя разность температур на входе и на выходе струи воздуха при известной величине расхода воздуха (объема, протекающего в единицу времени) и известной мощности нагревателя определяют теплоемкость воздуха. Измерения проводится методом протока.

    1. Подготовка к работе

В ходе самостоятельной подготовки к выполнению лабораторной работы студенты знакомятся с теоретической частью (п.4.5) настоящего методического указания. Кроме того, ими подготавливается бланк отчета по лабораторной работе, содержащей титульный лист (приложение А), цель работы (п.4.1), краткое описание экспериментального оборудования (п.4.2) и письменные ответы на контрольные вопросы (4.8) с использованием теоретической части (п.4.5) и рекомендуемой литературы (п.4.9).

4.5 Теоретическая часть

Теплоемкость газов и паров Ср почти всегда измеряют в проточном калориметре. Для этого через проточный калориметр пропускают газ и в калориметре к газу подводят тепло.

Схема проточного калориметра показана на рисунке 4.1, где воздух движется снизу вверх, в калориметре находится электрический нагреватель. Нагревание воздуха происходит между сечениями 1 и 2 (рисунок 4.1)

Рисунок 4.1 - Схема проточного калориметра.

Расчетная формула для определения теплоемкости Ср в таком калориметре может быть получена следующим образом.

Первое начало термодинамики может быть записано в виде:

(4.1)

Изменение внутренней энергии газа:

(4.2)

Работа, совершаемая газом при изменении его объема:

(4.3)

Учитывая, что Ср=Сv+R (4.4)

Тогда уравнение (4.1) примет вид:

(4.5)

Согласно законУ Джоуля-Ленца:

(4.6)

Молярная теплоемкость при постоянном давлении определится:

(4.7)

Уравнение Клайперона-Менделеева имеет вид:

(4.8)

С учетом (4.8) уравнение (4.7) примет вид:

(4.9)

Учитывая, что расход газа равен:

(4.10)

Мощность нагрева: W=IU (4.11)

Расчетная формула примет вид:

(4.12)

где R=8,31 Дж/(мольК) – универсальная газовая постоянная.

Т1=t1+273 – начальная (на входе в нагревательный узел) температура по шкале Кельвина.

Р1 – атмосферное давление.