Определение теплоемкости без учета внешнего теплообмена установки

В этом варианте расчета считается, что вся теплота нагревателя идет только на нагрев воздуха и соответствует выражению

, (4.5)

где ∆t – разница температур воздуха на выходе из сосуд Дюара t₂ и входе в него t₁.

Расчетное выражение средней массовой изобарной теплоемкости воздуха в этом случае будет соответствовать виду

. (4.6)

Определение теплоемкости с учетом внешнего теплообмена установки

При наличии передачи или получения теплоты воздухом со стороны внешней среды в правую часть выражения (4.5) необходимо добавить второе слагаемое

, (4.7)

где Q_вн – внешняя теплота, подведенная к воздуху или отведенная от него.

Внешняя теплота может быть как положительной, так и отрицательной. При Q_вн>0 происходят потери теплоты во внешнюю среду через стенки сосуда Дюара или часть теплоты электронагревателя идет на прогрев стенок этого сосуда. В случае когда Q_вн<0, нагрев воздуха частично осуществляется за счет того, что сосуд Дюара имеет температуру выше, чем температура воздуха в нем (такое возможно, когда опыт проводится на неостывшей установке).

Для учета внешней теплоты при определении теплоемкости принимаем в качестве постоянных расход воздуха, теплоемкость воздуха и внешнюю теплоту. Определение теплоемкости в этом случае ведется по результатам двух опытов. Записав уравнение (4.7) для двух опытов как

,

и вычтя из первого второе, получим соотношение

. (4.8)

Расчетное выражение средней массовой изобарной теплоемкости воздуха в этом случае выразится как

. (4.9)

Таблица 3. Теплоемкости воздуха

Средние теплоемкости воздуха

cpm,

cvm,

cpm,

cvm,

cpm,

cvm,

к

Теплоемкости идеального воздуха

cp,

cv,

cp,

cv,

cp,

cv,

к

5. Выводы по работе

1.В ходе данной работы была экспериментально определена средняя массовая теплоемкость воздуха при постоянном давлении. Cpm=1160Дж/кг*К, Сpm=11700 Дж/кг*К,в интервале температур от 18°С до 41.8°С в первом опыте, в интервале температур от 18°С до 70.05°С во втором. 2.Сравнив найденную величину Cpm с её значениями из справочных данных (Сp=1.003-1.008 КДж/(кг*К) в интервале температур от 10°С до 80 °С) установили относительную погрешность этого значения составляет 16,4% по отношению к значениям справочных данных.

3. Вычислив величины средних теплоемкостей воздуха: массовой при постоянном объеме Cvm; объемных при постоянном давлении и при постоянном объеме при нормальных условиях C’pm; C`vm; мольных µСpm и µСvm и величину К= Сpm/Сvm и сравнив с данными теплоемкости идеального двухатомного воздуха, установили, что их численные значения практически одинаковы, следовательно в данном диапазоне температур для определения изобарных и изохорных теплоемкостей воздуха можно использовать формулы для расчета теплоемкоемкостей идеальных газов, не зависящих от температуры. Небольшая погрешность связана с возможной неисправностью установки и неточностью измерений. Тем не менее методы измерения теплоемкости воздуха при постоянном давлении и объеме я освоила

.