5. Обработка результатов измерений

При расчете тепловые потери исключают. Так как в опытах из­меряется не массовый, а объемный расход, то сначала необходимо рассчитать объемную теплоемкость С`_рср. С учетом этого формула (7) запишется так:

(8)

где Q_эл - тепло, выделяемое нагревателем в 1 с, кДж;

ω -мощность нагревателя, Вт;

∆t - разность температур воздуха на входе в калориметр

и на выходе из него, °С;

V_н - объемный расход воздуха черев калориметр, приведенный к нормальным условиям, м³/с.

Величина V_н рассчитывается по результатам измерений, счи­тая воздух идеальным газом, с помощью уравнения

(9)

где р и Т - атмосферное давление воздуха в мм рт.ст. и абсолютная температура воздуха в К во время опыта, соответственно;

Р_н=760 мм рт.ст;

Т_н=273,15 К;

V - объемный расход воздуха, определяемый по упро­щенной формуле

(10)

Величины в формулу (10) подставляются в следующей размерности:

d - диаметр диафрагмы, 10 мм;

h - перепад давлений по микроманометру в мм вод.ст.;

α - коэффициент расхода шайбы, равный 0,86;

ρ - плотность воздуха при данных условиях в кг/м³, определяется по зависимости:

(11)

В уравнениии (11):

р - атмосферное давление воздуха, Па ;

Т - абсолютная температура воздуха в помещений лаборато­рии, К;

- газовая постоянная воздуха,

μ_в=28,96 кг/моль - масса моля воздуха.

Рассчитанное по формуле (8) значение объемной теплоемкости позволяет рассчитать массовую теплоемкость

(12)

Кроме изобарной следует рассчитать изохорную теплоемкость С_Vср по уравнению Майера С_Vср= С_Рср-R.

Полученные значения С_Pср и С_Vср следует сравнить с табличны­ми значениями и сопоставить величину их расхождения с максимально-возможной ошибкой экспериментальных данных.

Результаты вычислений заносятся в журнал (табл.3).

6. Оценка погрешности экспериментальных данных

Порядок расчета относительной суммарной максимально возможной погрешности определения теплоемкости следующий [2]. Пусть для не­которой величины X: θ(x) и θ₀(x) - соответственно, абсолютная и относительная случайная погрешность, δ(x) и δ₀(x) - абсолютная и относительная максимально возможная систематическая погрешность, δ_∑(x) и δ_0∑(x) абсолютная и относительная суммарная максималь­но возможная погрешность, которые связаны между собой соотноше­нием

.

Тогда в соответствии с формулой (8)

(0,5 – класс точности, ω_п - предельное значение шкалы ваттметра Д-539).

В соответствии c формулой (9) и (10)

где

δ(d)=0,05 мм - абсолютная погрешность при измерении штан­генциркулем;

Δ(h)=0,1 мм вод.cт. - абсолютная погрешность намерения перепада давлений наклонным дифманометром типа ММН;

- из уравнения (11),

Δ(p)=400 Па – абсолютная погрешность измерения давления барометром БР-52,

(14)

Δ(T)=0,5 К - абсолютная погрешность измерения температуры на­стенным термометром.

Систематическая погрешность определения разности температур дифференциальной термопарой связана о погрешностью измерения Э.Д.С. потенциометром δ₀(Е) и погрешностью градуировки медь константановой термопары δ_гр(t)=0,2 К, тогда

(15)

где

(0,05 - класс точности, Е_П – верхнее значение Э.Д.С. на данном пределе измерения потенцио­метра ПП-63).

При оценке последней составляющей правой части формулы (13) ошибки отнесения - на основании предварительных измерений прини­маем, что в пределах от 0 до 100°0

При этом температура отнесения

(16)

составляющие правой части определяются в соответствии с форму­лами (14) и (15).

Что касается случайных погрешностей, то они связаны с коле­баниями измеряемых величин в процеccе опыта и определяются по ве­личине максимального отклонения от среднего арифметического значе­ния по данным опыта. Например

где n - число измерений при данном режиме, - среднее арифметическое значение мощности для данного режима.

Таблиця 3. Результати розрахунків
№ досліду	Густина повітря,	Витрата повітря V за н.у.,	Середня об"ємна теплоємність	Середня масова теплоємність				Експериментальна
				Експеримент	Таблиця	Експеримент	Таблиця	відносна похибка
				Срm,	Сpm,	Сvm,	Сvm,
	ρ, кг/м	м3 /с	С‘рm, кДж/(мн К)	кДж/(кг К)	кДж/(кг К)	кДж/(кг К)	кДж/(кг К)	∂ Ср, %	∂ Сv, %
1	1,167	0,0010	1,1607	0,8978	1,0041	0,6107	0,7170	10,589	14,825
2	1,167	0,0010	1,4517	1,1228	1,0041	0,8358	0,7170	11,823	16,562
3	1,167	0,0010	1,4527	1,1236	1,0041	0,8365	0,7170	11,899	16,668
4	1,167	0,0011	1,2589	0,9737	1,0041	0,6866	0,7170	3,0267	4,234
5	1,167	0,0011	1,1855	0,9169	1,0041	0,6299	0,7170	8,6832	12,156
6	1,167	0,0011	1,2541	0,9700	1,0042	0,6829	0,7170	3,4005	4,758
7	1,167	0,0012	1,1892	0,9198	1,0042	0,6327	0,7170	8,4015	11,761
8	1,167	0,0012	1,1832	0,9152	1,0042	0,6281	0,7170	8,8572	12,400
9	1,167	0,0012	1,2003	0,9284	1,0042	0,6413	0,7170	7,541	10,558
10	1,167	0,0012	1,1326	0,8760	1,0042	0,5889	0,7171	12,760	17,866