Измерение теплоемкости Срт воздуха методом проточного калориметрирования

В лабораторном калориметре (рис. 2) к потоку газа подводится теплота от электронагревателя и измеряются все величины, необходимые для расчета теплоемкости: расход газа, количество подведенной теплоты, температуры газа на входе в калориметр и на выходе из него.

Расчетное уравнение для определения теплоемкости С_рт в таком калориметре может быть получено следующим образом. Запишем уравнение первого закона термодинамики для стационарного потока газа для сечения 1 на входе и 2 на выходе:

, (12)

где - тепловой поток – количество теплоты, подведенной от электронагревателя в единицу времени, Дж/с или Вт;

- массовый расход газа, кг/с;

h – энтальпия газа, Дж/кг;

W – скорость газа, м/с;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

y – координата сечений 1 и 2 канала по высоте, м.

В данном случае работой, затрачиваемой на изменение кинетической энергии газа , можно пренебречь, так как скорости газа W₁ и W₂ мало отличаются друг от друга. Работа, затрачиваемая на изменение потенциальной энергии , равна нулю, поскольку калориметр расположен горизонтально .

Таким образом, уравнение (12) принимает вид:

. (13)

Проинтегрировав известное выражение для идеального газа

(14)

в интервале температур от t₁ до t₂, получим:

, (15)

где - средняя теплоемкость при в интервале температур от t₁ до t₂.

Из уравнений (13) и (15) следует:

. (16)

Проведение опытов

1.

Рис.2. Схема экспериментальной установки:

1 – проточный калориметр, изготовленный из стекла; 2 – вакууммированная оболочка, предназначенная для уменьшения потерь тепла в окружающую среду; 3 – электронагреватель; 4 – дифференциальная термопара, 5,8 – лабораторные автотрансформаторы; 6 – стабилизатор напряжения; 7 – переключатель; 9 – милливольтметр; 10 – вольтметр; 11 – амперметр; 12 – вентилятор; 13 – ротаметр.

2. Установить заданные значения силы тока и расхода воздуха при помощи трансформаторов 5 и 8.

3.

На графике стационарности (рис. 3) через каждые 2 мин наносить показания милливольтметра е, мВ до наступления стационарного режима.

4. После наступления стационарного режима, о чем свидетельствует неизменность е ~ t₂ - t₁ в течение 3-х измерений, занести показания приборов в таблицу опытных данных, таблица 2,

Таблица 2

Прот . делений	, м3/с	I, A	Uэл, В	е, мВ	, °С	t1, °С	t2, °С	B, мм рт. ст.	р=В, Па

где П_рот. – показания ротаметра; - объемный расход – определяется по градуировочному графику; I – сила тока в электронагревателе – показания амперметра; U_эл –падение напряжения на электронагревателе – измеряется с помощью вольтметра; е – термо-э.д.с. – показания милливольтметра; - изменение температуры газа в калориметре – определяется по градуировочному графику; В – барометрическое давление, р – давление газа, равное атмосферному, т.е. барометрическому давлению, р=В.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: