Экспериментальная установка

С хема установки для определения изобарной объемной теплоем­кости воздуха методом проточного калориметрирования показана на рисунке.

Воздух объемным насосом 7 прокачивается через калориметр 6, представляющий собой стеклянную трубку, покрытую слоем тепловой изоляции. Внутри калориметра находится электрический на­греватель 5. Мощность, потребляемая нагревате­лем и преобразуемая в теплоту, устанавливается ре­гулятором напряжения 1 и измеряется ваттмет­ром 2. Температура воздуха на входе в калориметр и на выходе из него измеряется термометрами 3 и 8. Количество воздуха, прошедшее через систему за определенный промежуток времени, определяется объем­ным расходомером 4.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с установкой и измерительной аппара­турой.

2. Включить насос.

3. Рукоятку регулятора напряжения поставить в нулевое положение и включить регулятор в сеть.

4. Поворотом рукоятки регулятора подать напряжение на нагреватель, уста­новив величину мощности по заданию преподавателя.

5. Дождаться установления постоянной температуры воздуха на выходе из калориметра, после чего зафиксировать и записать показания объемного расходомера в начале и в конце опыта (продолжительность опыта 5 мин), показания ваттметра, температуру воздуха на входе в калориметр и на выходе из него. Атмосферное давление измерить один раз перед началом эксперимента.

6. С интервалом 4 мин сделать еще один опыт в соответствии с п. 5.

7. Рукоятку регулятора напряжения установить в нулевое положе­ние, отключить регулятор от сети, выключить насос.

8. Результаты измерений занести в протокол наблюдений (табл. 3.1).

Таблица 3.1

Протокол наблюдений

Номер опыта	Показания ваттметра W, Вт	Температура воздуха в калориметре, С		Показания расходомера воздуха, м3		Объем воздуха, прошедшего через калориметр, V, м3			Атмосферное давление , кПа
		на входе	на выходе	в начале опыта	в конце опыта		за 5 мин	за 1 с

Обработка экспериментальных данных

Обработка ведется по данным последнего опыта.

1. Вычислить среднюю объемную изобарную теплоемкость по уравнению:

, кДж/(м3К),

где – тепловой поток, подведенный к воздуху в калориметре за 1 секунду, кДж/с (кВт);  – коэффи­циент расхода объемного расходомера, величина которого принимается в пределах 0,4…0,5; и – температура возду­ха на входе в калориметр и на выходе из него, K; – объем воздуха, прошедшего через калориметр за 1 с и приведенный к НФУ, м³. Для определения приведенного объема следует вос­пользоваться соотношением:

.

2. Пользуясь зависимостями (3.1) и (3.4), вычислить средние мас­совую, объемную и молярную изобарные теплоемкости, а также средние массовую, объемную и молярную изохорные теплоемкости.

3. Из соотношений (3.5) определить показатель адиабаты k.

4. Пользуясь выражением (3.6) и зависимостями (3.1) и (3.4), вычис­лить все средние теплоемкости по справочным данным (табл. 1 приложения).

5. Из выражений (3.2) и (3.З) определить внутреннюю энергию и энтальпию воздуха при температуре на выходе из калориметра.

6. Полученные значения изобарных и изохорных теплоемкостей, энтальпии и внутренней энергии занести в табл. 3.2 и сравнить со справочными зна­чениями.

Таблица 3.2