Меню Рубрики

Установка лабораторная определение отношения теплоемкостей воздуха

Лабораторная установка «Определении отношения теплоемкостей методом Клемана — Дезорма и измерения отношения Cp/Cv для воздуха». ФПТ1-6

ФПТ1-6н

(модернизированная, метод Клемана — Дезорма, Cp / Cv )

НАЗНАЧЕНИЕ:

Установка предназначена для изучения процессов, протекающих в газе при определении отношения теплоемкостей методом Клемана-Дезорма и измерения отношения Cp / Cv для воздуха.

Установка ФПТ1-6н предназначена для проведения лабораторной по курсу «Молекулярная физика и термодинамика» в высших учебных заведениях.

Установка предназначена для эксплуатации в закрытых помещениях при температуре окружающего воздуха от +10 С до +35 С и относительной влажности не более 80%.

  • Максимальное давление в ресивере, мм. рт. ст., не менее 110 (14600 Па);
  • Точность измерения температуры , град ±0,1;
  • Время непрерывной работы, час. не более 6;
  • Питание установки: сеть 220 В ±10% 50 Гц;
  • Потребляемая мощность, Вт не более 60;
  • Габаритные размеры, мм, не более: 310х250х250;
  • Масса установки, кг не более 6.

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ:

Лабораторная установка «Определение отношения теплоемкостей воздуха» представляет собой моноблочную настольную конструкцию, которая включает:

Компрессор, объём воздуха (ресивер), манометр и электронный термометр.

На верхней крышке установки находится кнопка сброса давления в ресивере.

На лицевой панели находится кнопка включения компрессора.

Пневмосхема установки изображена на передней панели. Внешний вид установки показан фотографии.

УКАЗАНИЯ МЕР БЕЗОПАСНОСТИ:

К работе с установкой допускаются лица, ознакомленные с её устройством и принципом действия, описанные в паспорте изделия.

Установка содержит напряжения опасные для жизни человека, поэтому, перед началом работы с лицами, допускаемыми к работе, должен быть проведен инструктаж по технике безопасности при работе с электроустановками до 1000 вольт.

ПОДГОТОВКА УСТАНОВКИ К РАБОТЕ:

Распаковать установку из штатной упаковки, дать ей прогреться, если она внесена в помещение в холодное время года, протереть от пыли мягкой тканью.

Установку расположить на рабочем столе, заземлить и подключить сетевой шнур к розеткам 220 В, 50 Гц.

Кнопку включения компрессора поставить в положение «0».

ВНИМАНИЕ: Для заземления установки использовать клемму, расположенную на задней панели блока.

1. Включить питание установки выключателем сети расположенным на задней панели. На табло термометра должна отображаться температура внутри ресивера в градусах Цельсия.

2. Для запуска компрессора поставить кнопку включения в положение «1». Переключатель капилляров в положение «Компрессор». Должен заработать компрессор.

3. Подождать пока компрессор создаст давление в ресивере до 100 – 120 мм.рт.ст.

4. Выключить компрессор, подождать несколько секунд, пока в системе выровняется давление и считать показания манометра и термометра.

5. Нажать кнопку сброса давления в ресивере. По достижению минимального давления в ресивере считать показания термометра

6. Результаты измерений падения давления и интервал температур записать в журнал эксперимента.

7. Повторите все действия описанные в пунктах 2-6 (3-5 раз) и вычислить средние значения результатов.

По результатам измерений вычислить теплоемкость воздуха, пользуясь методическими указаниями к лабораторной работе.

Внимание: При наборе давления происходит хлопок (щелчёк). Это предусмотрено заводом изготовителем.

Установка ФПТ1-6н в процессе эксплуатации не требует специального обслуживания.

Достаточно периодически (раз в неделю) удалять пыль, проверять подключение защитного заземления и эксплуатировать в условиях предусмотренных п.1 паспорта.

Внешний вид предыдущих моделей ФПТ1-6:

источник

Учебная лабораторная установка «Определение отношения теплоемкостей воздуха»

Разрабатываем, производим под заказ учебное оборудование любой сложности, на любом языке.

Читайте также:  Установка abbyy finereader 12 professional

Учебная лабораторная установка «Определение отношения теплоемкостей воздуха» входит в комплект оборудования учебной лаборатории «Молекулярная физика и термодинамика» и предназначена для определения отношения теплоемкостей воздуха при постоянном давлении и постоянном объеме методом Клемана-Дезорма.

Применяется для проведения лабораторных работ по курсу «Физика» раздел «Молекулярная физика и термодинамика» в высших учебных заведениях.

Учебная установка предназначена для эксплуатации при температуре окружающего воздуха от +10°С до +35°С и относительной влажности не более 80%.

Учебный стенд позволяет: определять отношения теплоемкостей воздуха при постоянном давлении и постоянном объеме методом Клемана-Дезорма.

Информационно-измерительная система учебного стенда позволяет определять величину температуры и давления.

Лабораторная установка представляет собой ящик на алюминиевой раме, обшитый пластиком, в котором располагаются:

  • герметичная емкость;
  • воздушный компрессор;
  • система трубопроводов;
  • дроссельный кран;
  • датчиков давления и температуры;
  • кнопочные выключатели;
  • ЖК дисплей.

К лабораторному стенду прилагается комплект методической и технической документации, предназначенный для преподавательского состава.

от однофазной сети переменного тока с рабочим нулевым и защитным проводниками напряжением, В

Учебная лабораторная установка «Определение отношения теплоемкостей воздуха» производства компании «ЭнергияЛаб» соответствует по качеству, стандартам, техническим условиям, иной документации, устанавливающей требования к качеству данной продукции, и имеет сертификат, паспорт, руководство по эксплуатации, укомплектовано всеми необходимыми для установки и эксплуатации компонентами и соответствует по техническим характеристикам, требованиям, заявленным в техническом задании.

Поставляемое оборудование является новым и не является выставочным образцом или оборудованием, собранным из восстановленных узлов и агрегатов. Оборудование комплектно и обеспечивает конструктивную и функциональную совместимость при использовании в комплекте.

ООО «ЭнергияЛаб» изготовит Учебная лабораторная установка «Определение отношения теплоемкостей воздуха», произведет его пуско-наладку, обеспечит работоспособность всего предлагаемого оборудования как в составе комплекта, так в качестве самостоятельных единиц. При этом в комплект включены все необходимые компоненты (кабели, крепеж) для обеспечения данного требования.

Учебное оборудование соответствует действующим стандартам и нормам по пожарной санитарной и электрической безопасности, а также электромагнитной совместимости, в соответствии с номенклатурой продукции, в отношении которой законодательными актами Российской Федерации предусмотрена обязательная сертификация с документальным подтверждением.

источник

Лабораторная работа №10. “Определение отношения теплоемкости воздуха при постоянном давлении и постоянном объеме”

“Определение отношения теплоемкости воздуха при постоянном давлении и постоянном объеме”.

Цель работы:Измерить отношение теплоемкости воздуха при постоянном давлении и теплоемкости воздуха при постоянном объеме.

Теплоемкость газа численно равна количеству теплоты, которое необходимо сообщить этому газу, чтобы увеличить его температуру на .

Для определения отношения теплоемкости при постоянном давлении Ср к теплоемкости при постоянном объеме Cv следует рассмотреть процесс, где это отношение играет существенную роль. Таким процессом является адиабатический процесс, описываемый уравнением Пуассона:

(1)

(2)

здесь Р- давление газа ([Р] = Па), V — объем газа ([v] = м3)

и (3)

(4)

Здесь — количество степеней свободы молекулы рассматриваемого газа, т.е. число координат, достаточное для фиксации положения молекулы в пространстве между рассматриваемым газом и окружающей средой. В реальных условиях осуществить полную теплоизоляцию невозможно. Однако на практике пользуются тем фактом, что установление равновесного давления протекает очень быстро — за доли секунды, а на выравнивание температуры требуются минуты. Следовательно, осуществления процесса близкого к адиабатическому быстро изменяют давление в газе.

При адиабатическом процессе первое начало термодинамики (закон сохранения энергии) имеет следующий вид:

(5)

Читайте также:  Установка защита касперского для компьютера

— изменение внутренней энергии газа (U –суммарная, механическая энергия всех молекул газа ([U] = Дж), А — работа при адиабатическом расширении либо сжатии ([А] = Дж).

Если газ расширяется, то А > 0, следовательно, соглао уравнению (5) внутренняя энергия уменьшается температура газа Т понижается. При сжатии газа А — имеет место обратный эффект.

Если газ расширяется изобарически (при постоями давлении), то согласно первому началу термодинамики

(6)

Количество теплоты Q, полученное газом, расходуется на изменение внутренней энергии и совершение работы А ([Q] = Дж).

Если же процесс изохорический (при постоянном объеме), то работа А = 0 и по первому закону гермодинамики:

(7)

Тепло расходуется лишь на изменение внутренней энергии. Если в обоих случаях температура изменилась больше на величину совершенной работы А.

Если мы имеем один моль газа, то работа:

Где R – универсальная газовая постоянная .

Полученный нами вывод, что Ср >Cv согласуется с соотношением (4) (9)

Так как в дальнейшем нам понадобиться уравнение изобарического и изохорического процессов, напишем уравнение Менделеева — Клапейрона – уравнение состояния идеального газа:

(10)

m -масса газа, — масса моля газа.

1. Накачать в сосуд воздух до тех пор, пока разность уровней жидкости в манометре не будет равна 20-25 см. Прекратив накачивание, выждать 2-3 мин, пока температура внутри сосуда не станет равной температуре окружающей среды, т.е. разность уровней в манометр стабилизируется. Записать разность (hi) в таблицу.

2. Нажать рычаг К, тем самым соединить сосуд с атмосферой. Включить секундомер. По истечении времени t, измеренному по секундомеру, ключ отпустигь. Измерения проводить несколько раз с различными промежутками времени t от 3 до 15 сек. через каждые 3 сек.

3. После закрытия ключа К выждать, пока газ нагреется до темперагуры окружающей среды, т.е. разность уровней в манометре стабилизируется, отсчитать показания манометра hi и внесите в таблицу.

4. Для каждого значения t вычислить и занести полученные значения в таблицу.

5. Построить график зависимости величины от времени по данным таблицы.

t, сек h1, мм h2, мм
3(3,76) 1,22
6(6,17) 1,33
9(9,37) 1,58
12(12,09) 1,7
15(15,06) 1,78

Отрезок отсекаемый экспериментальной прямой по оси ординат

Находим :

Находим частотные производные:

Вывод: Опытным путем определили отношение теплоемкости воздуха при постоянном давлении и постоянном объеме.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Да какие ж вы математики, если запаролиться нормально не можете. 8854 — | 7662 — или читать все.

источник

Лабораторная работа № 2.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОШЕНИЯ ТЕПЛОЕМКОСТЕЙ ГАЗА МЕТОДОМ АДИАБАТИЧЕСКОГО РАСШИРЕНИЯ

1) изучение первого начала термодинамики в различных изопроцессах;

2) экспериментальное определение показателя адиабаты для воздуха.

Схема экспериментальной установки

Рассмотрим подробнее два заключительных процесса: адиабатическое расширение 3-4 и изохорическое нагревание 4-5. Для первого из них запишем уравнение адиабаты:

, (1)

где – показатель адиабаты, представляющий собой отношение теплоемкости газа при постоянном давлении Ср к его теплоемкости при постоянном объеме CV .

Учитывая, что в состоянии 4 давление воздуха в сосуде равно атмосферному (р4 = р1), а объем имеет то же значение, что и в конечном состоянии 5 (V4 = V5), перепишем (1) в виде

. (2)

Температура воздуха в состояниях 3 и 5 одинакова и равна температуре окружающей атмосферы Т1 . Воспользовавшись уравнением изотермы

,

,

и уравнение (2) принимает вид

,

откуда показатель адиабаты

. (3)

Читайте также:  Установка птф без реле

Преобразуем знаменатель дроби в правой части выражения (3)

, (4)

а также величины давлений р3 и р5 (см. рис. 2):

;

. (5)

Таким образом, величины DрI и DрII несоизмеримо малы по сравнению с р1 , и отношения

Используем известное в математике соотношение, имеющее место при малых х (х 2 = s =

Порядок измерений и обработки результатов

1. Откройте сосуд 1 с воздухом, вынув пробку 4. Дождавшись установления постоянных одинаковых уровней воды в манометре 3, закройте сосуд.

2. Вращая рукоятку насоса 2, следите за манометром. По достижении разности уровней около 15-20 см прекратите накачивать воздух.

3. Наблюдайте показания манометра в течение двух-трех минут (разность уровней должна уменьшаться). После установления неизменной разности уровней измерьте и занесите в таблицу значения . Рассчитайте по формуле (8) и запишите в таблицу перепад DhI .

4. Вынув пробку, откройте и быстро закройте сосуд. Следите за показаниями манометра (разность уровней должна увеличиваться). Выждав две-три минуты до установки постоянного перепада давлений, измерьте и занесите в таблицу значения ; по формуле (9) рассчитайте и запишите установившуюся разность уровней DhII .

5. Повторите измерения, описанные в пп. 1-4, еще девять раз.

6. Для каждого из десяти проведенных опытов вычислите по формуле (7) и занесите в таблицу значения показателя адиабаты g.

7. Найдите среднее значение показателя адиабаты . Выполните все расчеты, необходимые для оценки случайной погрешности определения величины g. Задаваясь доверительной вероятностью a = 0,95, рассчитайте погрешность Dsg.

8*. Определите абсолютную приборную ошибку прямого измерения высоты уровней воды в манометре d h, а также относительные ошибки

.

9*. Найдите абсолютную приборную погрешность косвенного измерения показателя адиабаты dg. Для этого, если потребуется, используйте формулу

.

10. Оцените полные абсолютную D и относительную Е погрешности. Сделав необходимые округления, запишите окончательный результат измерения показателя адиабаты (отношения теплоемкостей) воздуха.

1. Каков смысл внутренней энергии идеального газа с точки зрения молекулярно-кинетической теории?

2. Дать определения удельной и молярной теплоемкостей. В каких единицах они измеряются и какова связь между ними?

Молярная теплоёмкость — отношение теплоёмкости к количеству вещества, теплоёмкость одного моль вещества (Дж/(моль·К))

Удельная теплоёмкость — отношение теплоёмкости к массе, теплоёмкость единичной массы вещества (Дж/(кг·К))

Связь с удельной теплоёмкостью:

С=M*с, где с — удельная теплоёмкость, М — молярная масса

3. Какой процесс называется адиабатическим? Чему равна работа при адиабатическом процессе?

Адиабатический процесс – термодинамический процесс в макроскопической системе, при котором система не обменивается теплотой с окружающим пространством.

4. Произведите вывод уравнения Пуассона для адиабаты.

Поскольку для адиабатического процесса dQ = 0, то δA = — dU. Следовательно, p·dV = — (m/m)·Cv·dT (10). Следовательно, работа газа при адиабатическом расширении равна A1-2 = (m/m)·Cv·(T1 — T2) (11). Выразив величину P из уравнения Менделеева-Клапейрона и подставив ее в (10), после соответствующих преобразований получим уравнение адиабаты: p·V ɤ = const.

5. Чему равна величина отношения для одно-, двух-, трехатомных газов согласно молекулярно-кинетической теории теплоемкости идеальных газов?

6. Вывести уравнение Майера. В чем заключается физический смысл универсальной газовой постоянной?

Универсальная газовая постоянная численно равна работе расширения одного моля идеального одноатомного газа в изобарном процессе при увеличении температуры на 1 К.

7. Что такое степень свободы? Показать, что .

Число степеней свободы определяет минимальное количество независимых переменных (обобщённых координат), необходимых для полного описания движения механической системы.

источник

Добавить комментарий