8017

4

Теплоемкости c p и cv идеального газа не зависят ни от объема, ни от давления, являются однозначной функцией температуры. Для многих газов зависимость теплоемкости от температуры принимается линейной, и является однозначной функцией температуры.

Теплоемкости реальных газов различны и зависят от температуры. Для многих газов зависимость теплоемкости от температуры принимается линейной

c a bt .

Теплоемкость жидкостей мало изменяется с изменением давления и для большей части технических расчетов зависимостью теплоемкости жидкости от давления можно пренебречь. Теплоемкость жидкостей может и возрастать и убывать с ростом температуры в зависимости от параметров состояния.

Обычно для жидкостей считают c p = cv , так как разница между ними не велика.

Теплоемкость твердых тел с возрастанием температуры увеличивается.

Для этих тел при технических расчетах обычно принимается c p = cv . При

увеличении давления теплоемкость твердых тел изменяется незначительно.

Теплоемкость является важной характеристикой вещества и она широко применяется при проведении теплотехнических расчетов. На основании аналитических расчетов и экспериментальных данных для различных материалов составлены таблицы, по которым можно определять теплоемкости в зависимости от температуры. Теплоемкости некоторых материалов приведены в Приложении (табл. П.1).

Теплоемкость тел можно вычислить аналитически. Однако наиболее достоверные результаты можно получить по экспериментальным данным. В

настоящей работе для определения температурной зависимости удельной теплоемкости строительных материалов используется прибор-измеритель теплоемкости ИТ-С-400.

В основу работы положен сравнительный метод динамического С-калориметра с тепломером и адиабатической оболочкой.

5

6

На рис. 1.1 показана тепловая схема метода.

Испытуемый образец 1 размещается внутри металлической ампулы 2 и

медленно разогревается вместе с ней за счет непрерывно поступающего к ампуле через тепломер 3 теплового потока Q.

Тепловая связь ампул 2 и образца 1 с внешней средой допускается только через тепломер 3, поэтому открытые участки поверхности ампулы отделены от среды адиабатической оболочкой 4.

Рис. 1.1. Тепловая схема метода динамического С-калориметра:

1 – испытуемый образец; 2 – ампула; 3 – тепломер; 4 – оболочка адиабатная; 5 – основание

Тепловой поток QТ , проходящий через среднее сечение тепломера, идет на разогрев испытуемого образца и ампулы и определяется по формуле

где Q0 – тепловой поток, идущий на разогрев испытуемого образца, Вт;

Qa – тепловой поток, идущий на разогрев ампулы, Вт.

7

Тепловой поток, идущий на разогрев испытуемого образца, определяется по формуле

где c – удельная теплоемкость образца, Дж/(кг∙град); m0 – масса образца, кг;

b – скорость разогрева, град/с.

Тепловой поток, идущий на разогрев ампулы, определяется по формуле

где ca – полная теплоемкость ампулы, Дж/град.

О величине теплового потока, проходящего через тепломер QТ , удается судить по величине перепада температуры на тепломере ∆t, определенной из

где c – удельная теплоемкость образца, Дж/(кг∙град).

Полная теплоемкость ампулы ca определяется экспериментальным путем

где 0Т – время запаздывания температуры на тепломере в экспериментах с

где Т – время запаздывания температуры на тепломере, с.

8

С учетом (1.6) и (1.7) рабочая расчетная формула теплоемкости примет вид

1.3 Описание экспериментальной установки ИТ-С-400

Исследование температурной зависимости удельной теплоемкости строительных материалов производится на специальном приборе-измерителе теплоемкости ИТ-С-400, состоящем из измерительного блока, блока питания и регулирования, микроамперметра Ф195.

Испытуемый образец помещается в ампулу, которая закрывается крышкой. Опускается верхняя половина корпуса измерительной ячейки.

Размеры испытуемых образцов, мм:

-диаметр………………….15 ± 0,1;

-высота………………..….10 ± 0,1.

При испытании сыпучих материалов и жидкостей их помещают в специальную ампулу.

Затем подается напряжение на нагреватель и ядро измерительной ячейки начинает плавно, монотонно разогреваться до верхней, предельной для каждого образца температуры. Во время разогрева с помощью нагревателя поддерживают адиабатические условия между ампулой и охранным колпаком.

Для регулирования работы нагревателя используются термопары в ампуле и колпаке.

В эксперименте в процессе непрерывного разогрева на различных уровнях температуры (через 25 °С) с помощью прибора Ф195 и секундомера измеряется временное запаздывание температуры ампулы по отношению к температуре основания.