Ауаның меншікті жылусыйымдылығын ағынды калориметр әдісімен анықтау

 № 1 зерттеу жұмысы. Ауаның меншікті жылусыйымдылығын ағынды калориметр әдісімен анықтау

Жұмыстың мақсаты. Атмосфералық қысымдағы ауаның меншікті жылусыйымдылығын тәжірибелік анықтау мен ағынды калориметр әдісін игеру.

Тапсырмалар: 

1) Ағынды калориметр әдісімен 3÷5 тәртіпте ауаның с’р - көлемдік меншікті жылусыйымдылығын (кДж/(м3К)) тәжірибелік анықтау;

2) Ауаның t = 0 0C-дегі меншікті маңыздық ср мен cv (кДж/(кгК)), көлемдік c’v (кДж/(м3К)) және мольдік μср мен μcv (кДж/(кмольК)) жылусыйымдылық мәндерін тәжірибелік анықталған с’р (кДж/(м3К)) арқылы ((1.2)-мен) есептеп, әдебиеттік мәндерімен салыстыру ([1, 2], [7], 20 ÷ 26 c.).

3) Өлшеу қателіктерін анықтап, зерттеу нәтижелерін талдау [1].

1.1 Зерттеуге қажетті теориялық кіріспе

Берілген х теңесулі құбылысындағы дененің 1 К (Кельвин) температураға қыздыруына қажетті жылуын жылусыйымдылық дейміз

                                        [pic 1]                                          (1.1)

Дененің m, кг не μ, кг/кмоль маңызына, не физикалық қалыпты (tқ = 0 0C, рқ = 101 325 Па) күйдегі Vқ, қм3 көлеміне келтірілген жылусыйымдылықты меншікті маңыздық (сх = Cx/m, Дж/(кгК), қалыпты көлемдік (сх’ = Cx/Vқ, Дж/(қм3К) не мольдік (схμ = Cxμ/m, Дж/(кмольК) жылусыйымдылық дейміз.

Бұл меншікті жылусыйымдылықтардың арақатынасы келесі болады

   [pic 2]                           (1.2)

Бұлардағы Qτ - жұмыс денеге берілетін (не одан алынатын) жылу, Дж;

q = Qτ/m - жылуқозғалымдық жүйедегі жұмыс дененің 1 кг маңызына келтірілген жылылық, Дж/кг;

m - жұмыс дененің маңызы, кг;

Т - жұмыс дененің температурасы, К;

∂Т = ∂t – дербес туынды температура, К, 0С;

сх – х = p, v, T = тұрақты құбылыстардағы меншікті (ауаға t = 0 0C-де) маңыздық (ср = 1,0036, cv = 0,7164 кДж/(кгК)), көлемдік (с’р = cpρ = 1,0036∙1,293 = 1,2971, c’v = 0,9261 кДж/(қм3К)), мольдік (μср = 28,96∙1,0036 = 29,073, μcv = 20,758 кДж/(кмольК), мұндағы 1,293 кг/м3 = ρ – тығыздық, μ = 28,96 кг/кмоль – ауаның мольдік маңызы (массасы)) жылусыйымдылық [1].

Жылусыйымдылықтың кванттық теориясы күрделі. Сондықтан ол іс жүзінде көпмүшелік бернемен сипатталып, aумаққылық орта (үстіндегі сызықшалы) мәні пайдалынады

                                [pic 3]                                 (1.3)

                               [pic 4]                              (1.4)

Мүлтіксіз газдардың Майер теңдеуі:

                                                        [pic 5]  [pic 6]                                                      (1.5)

мұндағы R – газ тұрақтысы (ауаға R = Rμ/μ = 8314Дж/(кмольК)/28,96 (кг/ кмоль) = 287,0 Дж/(кгК)).

1.2 Тәжірибелік қондырғы және жұмысты орындау тәртібі

Жылусыйымдылығы анықталатын ауа (1.1 сурет) жылулық оқшауланған ағынды калориметр 1-ден электрлі 2-де қыздырылып, сорғы 3-пен ағындалады. Қыздырғыш 2 мен сорғы 3-тің қуаттары зертханалық өзгерткіш ЛАТР-1, ЛАТР-2-лермен реттеліп отырады.[pic 7]

1 - ағынды калориметр, 2 - электрлі қыздырғыш,

3 - ауа сорғысы, 4 - тарылтқыш, 5 - U- тәрізді қысымөлшер.

1. сурет - Тәжірибелік қондырғының сұлбасы

Бөлме t1 температурасындағы ауаның шығысын өлшейтін тарылтқыш 4 пен U-тәрізді қысымөлшер 5-тің көмегімен өлшенетін қысым айырымы h, мм су бағанасымен анықталады. Калориметрдің шығысы мен кірісіндегі ауаның t2-t1=∆t температура айырымы ХА-хромель-алюмель ыстықжұптармен өлшенеді.