Определение отношения теплоёмкостей газа методом адиабатического расширения - Физика и энергетика методичка
Главная
Физика и энергетика
Определение отношения теплоёмкостей газа методом адиабатического расширения
Виды теплоемкости и соотношение между теплоёмкостями при постоянном давлении и постоянном объеме. Расчет численного значения адиабаты в уравнении Пуассона для одноатомного и многоатомного газов. Теплоемкость в изотермическом и адиабатном процессах.
посмотреть текст работы
скачать работу можно здесь
полная информация о работе
весь список подобных работ
Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Астраханский Государственный Технический Университет
Методические рекомендации для выполнения лабораторной работы
« Определение отношения теплоёмкостей газа методом адиабатич е ского расширения »
Для студентов всех специальностей очной и заочной формы обучения
Определение отношения теплоёмкостей газа методом адиабатич еского расширения
Цель работы : Определение коэффициента Пуассона для воздуха
Приборы и принадлежности: Стеклянный баллон, соединённый с манометром, компрессор
Как было указано выше, удельная теплоемкость зависит не только от строения вещества, но и от вида термодинамического процесса. Наиболее часто на практике используются теплоемкости изобарного (х = P = сonst) и изохорного (х = V = const) процессов. Эти теплоемкости называются изобарной ср и изохорной сv.
Первый закон термодинамики в дифференциальной форме
где dQ=mcxdT - элементарное количество теплоты, подводимой к термодинамической системе, затрачивается на увеличение её внутренней энергии dU и на элементарную работу dA = рdV, совершаемую системой против внешних сил.
Рассмотрим два термодинамических процесса для m кг вещес т ва:
Однородное вещество нагревается при постоянном объёме (V = const). В этом случае dV = 0 и работа dA = PdV = 0, следовательно, вся теплота dQ, подведенная к веществу, идёт на увеличение его внутренней энергии dU:
Установим связь между удельными и молярными теплоёмкостями идеального газа для этих процессов. Учитывая, что внутренняя энергия и энтальпия идеального газа зависят только от температуры, а РV = RT/M, из (4) получим
d(i -u) = d(РV) или (ср - cv)dT =R/M dT.
Адиабатным процессом называется такой термодинамический процесс, в котором к системе не подводится и от системы не отводится теплота, т.е.
Термодинамическую систему, в которой протекает адиабатный процесс, можно представить себе в виде некоторого объема, ограниченного оболочкой с идеальной тепловой изоляцией, не пропускающей теплоту. Такая оболочка называется адиабатной. В реальных условиях процесс можно считать адиабатным, когда система снабжена хорошей теплоизоляцией, или когда процесс протекает настолько быстро, что система не успевает вступить в теплообмен с окружающей средой (например, при быстром сжатии и расширении газа).
Первый закон термодинамики для адиабатного процесса для массы вещества 1 кг приобретает следующий вид:
где г - безразмерная величина называется показателем адиабаты или коэффициентом Пуассона.
Реальные газы в области умеренных давлений по своим свойствам приближаются к идеальным газам и для них можно применять соотношения для идеальных газов. Для идеального газа показатель адиабаты с учетом соотношения (7) определяется по формуле:
Приборы, необходимые для выполнения работы
Прибор Клемана - Дезорма, с помощью которого можно определить величину (рис.1). Он представляет собой баллон A с воздухом, накачиваемым компрессором K, до некоторого давления P, избыток которого Р = Р - Р0 над атмосферным р0 определяется по водяному манометру, соединённому с баллоном шлангом,
Для осуществления быстрого (адиабатного) расширения воздуха из баллона в атмосферу служит ручной клапан Кл.
Выделим (мысленно) внутри воздуха, находящегося в баллоне А, некоторую массу газа m и проследим за изменением её состояния во время опыта при одновременном изменении давления Р и температуры Т.
Если клапан Кл открыт, то давление в сосуде равно атмосферному Р0; температура воздуха в сосуде равна T0 - температуре окружающей среды. Тогда параметрами мысленно выделенной массы воздуха будут V0, P0, T0, где V0 - объём рассматриваемой массы воздуха при давлении P0 и температуре T0.
Если теперь закрыть клапан Кл и накачать с помощью компрессора в сосуд некоторое количество воздуха, то рассматриваемая нами масса воздуха сожмётся, а температура и давление её повысятся. Через некоторое время, вследствие теплообмена с окружающей средой, температура воздуха в сосуде станет равной T0. Давление же будет равно:
где h1 - окончательная (после установления теплового равновесия с окружающей средой) разность уровней жидкости в манометре.
Состояние рассматриваемой массы воздуха определяется теперь параметрами V1, P1, T0 - это 1-ое состояние выделенной массы воздуха; V1 - объём рассматриваемой массы воздуха при давлении P1 и температуре T0.
Если на короткое время (~ 1ч2 с) открыть клапан Кл (рис. 1), то воздух, находящийся в баллоне, быстро (адиабатно) расширится и вследствие этого охладиться. В конце этого малого промежутка времени, в течение которого клапан Кл открыт и баллон сообщается с атмосферой, давление воздуха внутри сосуда станет равным давлению атмосферы P0, и состояние рассматриваемой массы воздуха будет определяться в этот момент следующими параметрами:
V2, P0, T1 - 2-ое состояние выделенной массы воздуха, где V2 - объём выделенной массы воздуха. При этом T1 < T0.
Когда давление в сосуде А сделается равным давлению атмосферы (~ 1ч2 с) клапан Кл закрывают. Воздух, находящийся в баллоне, начнёт нагреваться от T1 до T0 вследствие получения тепла от окружающей среды, давление в сосуде начнёт повышаться и станет равным:
где h2 - разность уровней жидкости в манометре после того, как температура газа в баллоне станет равной температуре окружающей среды.
Рассматриваемая масса воздуха теперь характеризуется параметрами V2, P2, T0 - это 3-е состояние рассматриваемой массы воздуха.
Итак, рассматриваемая масса воздуха во время опыта находилась последовательно в трёх состояниях:
1. V1, P1, T0 2. V2, P0, T1 3. V2, P2, T0
Переход из первого состояния во второе происходит адиабатно, а точки состояний 2 и 3 лежат на изохоре. На рис.2 изображены графики процессов: кривая 1-2 - адиабата, кривая 2-3 - изохора, кривая 1-3 - изотерма. Газ в состояниях 1-3 имеет одинаковую температуру T0.
Переход из состояния 1 в состояние 2 описывается уравнением Пуассона:
Параметры 1-го и 3-го состояний удовлетворяют закону Бойля - Мариотта:
Возведя уравнение (13) в степень г и разделив его почленно на (12), получим
Учитывая равенства (9) и (10), получаем, что
P0 = P1 - gh1, P2 = P1 - g(h1 - h2)
и подставляя их в равенство (14), имеем
Так как g(h1 - h2) << P1, то разложив левую часть (15) в ряд и ограничившись первым членом разложения, получим
Приравняв правые части (14) и (15), получим следующую формулу:
которая используется в этой работе для экспериментального определения г.
Разность уровней жидкостей в манометре h1, мм
Разность уровней жидкости в манометре h2, мм
Определение удельной и молярной теплоемкости. Уравнение Менделеева-Клапейрона. Расчет теплоемкости газа, сохраняющего неизменным объем. Метод наименьших квадратов. Отношение теплоемкости газа при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме. лабораторная работа [42,3 K], добавлен 21.11.2013
Исследование процесса, происходящего в термодинамической системе при отсутствии теплообмена с окружающей средой. Определение теплоёмкости тела при постоянном давлении и при постоянном объёме. Расчет разности между соседними отсчётами; показатель адиабаты. лабораторная работа [58,2 K], добавлен 05.05.2015
Особенности и алгоритм определения теплоемкости газовой смеси (воздуха) методом калориметра при постоянном давлении. Процесс определения показателя адиабаты газовой смеси. Основные этапы проведения работы, оборудование и основные расчетные формулы. лабораторная работа [315,4 K], добавлен 24.12.2012
Теплоемкость как одно из основных теплофизических свойств тел, используемых в термодинамике, порядок и этапы определения, необходимые формулы для расчетов. Сущность метода адиабатического расширения. Первый закон термодинамики в дифференциальной форме. лабораторная работа [78,8 K], добавлен 08.06.2011
Расчет параметров состояния в контрольных точках цикла Брайтона без регенерации тепла. Изучение конца адиабатного процесса сжатия. Нахождение коэффициента теплоемкости при постоянном объеме и при постоянном давлении. Вычисление теплообменного аппарата. курсовая работа [902,9 K], добавлен 01.04.2019
Определение параметров рабочего тела методом последовательных приближений. Значения теплоемкостей, показатели адиабаты и газовой постоянной. Изменение в процессах внутренней энергии, энтальпии и энтропии. Термический коэффициент полезного действия. курсовая работа [1,1 M], добавлен 03.05.2011
Понятие и факторы, влияющие на внутреннюю энергию, взаимосвязь работы и теплоты. Теплоемкость идеального, а также одноатомного и многоатомного газов, уравнение Майера. Содержание и принципы закона о равномерном распределении энергии по степеням свободы. презентация [1,1 M], добавлен 13.02.2016
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .
© 2000 — 2021
Определение отношения теплоёмкостей газа методом адиабатического расширения методичка. Физика и энергетика.
На Лезгинском Языке Сочинение Осень Наступила
Реферат: Бухгалтерская отчётность на предприятии 3
Курсовая работа: Проектирование системы охлаждения кессонов печи взвешенной плавки
Курсовая работа: Використання кількісних методів для розробки і обґрунтування управлінських рішень
Сборник Сочинений Егэ По Русскому
Эссе По Английскому Глобализация За И Против
Контрольная работа по теме Развитие и обучение персонала организации
Курсовая работа по теме Особливості застосування податкових пільг щодо фізичних осіб в Україні
Ценность Времени Курсовая
Ассоциация в психологии
Реферат: Творчество Ф.И. Тютчева
Курсовая Работа На Тему Направления Экономии Материальных Ресурсов На Промышленном Предприятии
Дипломная работа по теме Современные взаимоотношения России и Соединенных Штатов Америки
Отношение К Асе Эссе
Сочинение Рассуждение На Тему Хобби
Сочинение Мой Любимый Город Бабаево
Курсовая работа по теме Взыскания таможенных платежей: сравнительный анализ таможенного кодекса Таможенного Союза и Налогового кодекса РФ
Тушение Пожаров В Жилых Зданиях Реферат
Практическое задание по теме Химический анализ соды
Ведение Исковой Работы В Организации Реферат
Воспитание нравственно-патриотических чувств у детей дошкольного возраста - Педагогика курсовая работа
Радиопередатчик повышенной мощности с кварцевой стабилизацией частоты задающего генератора - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа
Управленческий учет и анализ расходов на оплату труда в организации - Бухгалтерский учет и аудит дипломная работа