Порядок проведения работы
О
знакомиться
со схемой лабораторной установки
представленной на рис. 8.
Рис.8.
Лабораторная установка состоит из следующих приборов и агрегатов: 1-ротаметр для измерения объемного расхода воздуха через калориметр; 2-термометр, для измерения температуры воздуха на входе в калориметр; 3-проточный стеклянный калориметр; 4-электрический нагреватель, выполненный в виде спирали: 5-термометр для измерения температуры воздуха, на выходе из калориметра; 6-вентиль для регулирования расхода воздуха через калориметр; 7-вентилятор для обеспечения движения воздуха через калориметр; 8 - тумблер для включения установки; 9 - лабораторный автотрансформатор (ЛАТР) для регулирования мощности нагревателя; 10 - ваттметр для измерения мощности потребляемой нагревателем.
2. Перед включением установки регулятор ЛАТРа установить в положение "0" и включить тумблер 8. При этом заработает вентилятор. Вентилем 6 отрегулировать расход воздуха через калориметр таким образом, чтобы поплавок ротаметра установился на отметке около 80 делений. Поворачивая регулятор ЛАТРа по часовой стрелке, установить такую мощность нагревателя, чтобы стрелка ваттметра была около 30 делений. Наблюдая по термометру 5 за изменением температуры воздуха на выходе из калориметра, дождаться установления стационарного режима теплообмена в калориметре, о чем будет свидетельствовать постоянство температуры.
3. Записать показания ротаметра (n), ваттметра (N) и термометра (t1 и t2). Для исключения случайных погрешностей показания записать 4...5 раз с интервалом 1...2 мин. Результаты занести в таблицу наблюдений табл. 3.
Таблица 3.
№ |
t1, oC |
t2, oC |
N |
W, Вт |
n |
VР, л/ч |
V0, м3/с |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
Обработка экспериментальных данных
1. Записать показания барометра В и температуру воздуха в лаборатории.
2. По тарировочному графику для ротаметра определить объемный расход воздуха через ротаметр. Учитывая, что тарировочная кривая для ротаметра представлена для определения расхода в л/ч, необходимо полученное из графика значение перевести в м3/с по формуле Vв =Vр 10-3/3600. Кроме этого надо учесть, что тарировочный график для ротаметра получен при определенных атмосферных условиях, которые указаны на графике. Обозначим их ро и То. Если атмосферные условия в лаборатории не соответствуют условиям тарировки, то необходимо сделать пересчет расхода воздуха по формуле V0 = VB (РВТ0/ Р0ТВ) .
3. Определить цену деления ваттметра по формуле Z =- U I / 150, где U - предельное значение измеряемого напряжения, I - предельное значение измеряемого тока. Найти мощность, потребляемую нагревателем W = Z N, Вт, где N - показания ваттметра в делениях.
4. Рассчитать среднюю объемную теплоемкость при постоянном давлении по результатам, эксперимента по формуле:
,
Дж/м2К
(3.4.)
где х - постоянная калориметра, которая учитывает все систематические погрешности и определяется опытным путем (для нашей установки х = 0,80); t1 и t2 - усредненные за время эксперимента значения температур на входе и выходе из калориметра.
5.
Рассчитать изобарную массовую теплоемкость
по формуле Ср
=
/1,293, Дж/кгК.
6. Используя уравнение Майера для идеальных газов определить изохорную массовую теплоемкость Сv = Ср – R, Дж/кг К.
7. Определить показатель адиабаты для воздуха k = Сp /Сv.
8. Оценить точность эксперимента, сравнив полученные значения теплоемкостей с табличными. Вычислить абсолютную погрешность Δ = Сизм – Стаб и относительную δ = (Δ / Стаб) 100.
9. Представить отчет по работе, который должен содержать: основы теории, схему установки, таблицу наблюдений и результатов расчетов, обработку опытных данных, краткие выводы по работе.