Определение изобарной теплоемкости воздуха при атмосферном давлении

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт энергетики

Кафедра теплоэнергетики

Лабораторная работа

по дисциплине «Техническая термодинамика»

«Определение изобарной теплоемкости воздуха

при атмосферном давлении»

Выполнил: студент группы

Проверил:

Иркутск

2023

Цель работы

Углубление знаний по исследованию теплофизических свойств вещества и изучение метода проточного калориметрирования для определения теплоемкости воздуха при постоянном давлении.

Задание

1) Найти значение средней объемной изобарной теплоемкости воздуха.

2) Рассчитать значение средней массовой изобарной и средней изохорной теплоемкостей.

3) Определить зависимость теплоемкости от температуры и построить график.

4) Рассчитать показатель адиабаты для воздуха, энтальпию и внутреннюю энергию воздуха.

Краткие теоретические сведения

Удельная теплоемкость – это количество тепла, необходимое для нагрева или охлаждения какой-либо единицы газа на один градус.

В зависимости от выбранной количественной единицы вещества различают:

массовую теплоемкость с, Дж/(кг∙К);

объемную теплоемкость с', Дж/(м³∙К);

молярную теплоемкость µс, Дж/(моль∙К).

Величина теплоемкости зависит от условий подвода теплоты. Наибольший интерес представляют процессы нагрева с подводом теплоты при постоянном давлении и постоянном объеме; соответственно удельные теплоемкости называются изобарной (ср) и изохорной (сv).

Теплоемкость идеальных газов зависит от температуры. С увеличением температуры величина теплоемкости увеличивается.

Теплоемкость газа является экстенсивным свойством вещества (зависит от массы газа).

Методика эксперимента и описание установки

На рисунке 1 изображена принципиальная схема установки для определения теплоемкости газа методом проточного калориметрирования. Основной частью установки является проточный калориметр 1.

В установке осуществляется измерение количества теплоты Q, которое необходимо подвести к известному количеству воздуха для того, чтобы повысить его температуру на некоторую измеряемую величину. Для уменьшения тепловых потерь в окружающую среду калориметр 1 выполнен по схеме многоходового теплообменника с самоулавливанием тепловых потерь. В центральной части калориметра установлен электрический нагреватель 2. Питание нагревателя осуществляется электрическим током, напряжение которого регулируется автотрансформатором 4. Измерение напряжения и силы тока