Теоретическое введение. Экспериментально определить значения средней теплоемкости воздуха в диапазоне изменения температур от t1 до t2

Цель работы

Экспериментально определить значения средней теплоемкости воздуха в диапазоне изменения температур от t ₁ до t ₂, установить зависимость теплоемкости воздуха от температуры.

Содержание работы

1. Определить мощность, затрачиваемую на нагрев газа от t ₁

до t ₂.

2. Зафиксировать значения расхода воздуха в заданном интервале времени.

3. Рассчитать количество теплоты, которую воспринимает газ от нагревательной спирали.

4. Рассчитать величину средней массовой с объемной с´ и мольной μ с теплоемкости, установить влияние температуры на теплоемкость.

Указания по подготовке к лабораторной работе

1. Проработать раздел курса “Теплоемкость” по рекомендуемой литературе.

2. Ознакомиться с настоящим методическим пособием.

3. Подготовить протоколы лабораторной работы, включив необходимый теоретический материал, относящийся к данной работе (расчетные формулы, схемы, графики).

Теоретическое введение

Теплоемкость - важнейшая теплофизическая величина, которая прямо или косвенно входит во все теплотехнические расчеты.

Теплоемкость характеризует теплофизические свойства вещества и зависит от молекулярной массы газа μ, температуры t, давления р, числа степеней свободы молекулы i, от процесса, в котором подводится или отводится теплота р = сопst, v = сопst. Наиболее существенно теплоемкость зависит от молекулярной массы газа μ. Так, например, теплоемкость для некоторых газов и твердых веществ составляет

Таким образом, чем меньше μ, тем меньше вещества содержится в одном киломоле и тем больше нужно подвести теплоты, чтобы изменить температуру газа на 1 К. Вот почему водород является более эффективным охладителем, чем, например, воздух.

Численно теплоемкость определяется как количество теплоты, которое необходимо подвести к 1 кг (или 1 м ³), вещества чтобы изменить его температуру на 1 К.

Так как количество подведенной теплоты dq зависит от характера процесса, то и теплоемкость так же зависит от характера процесса. Одна и та же система в разных термодинамических процессах обладает различными теплоемкостями - c_p, c_v, c_n. Наибольшее практическое значение имеют c_p и c_v.

По молекулярно-кинематической теории газов (МКТ) для заданного процесса теплоемкость зависит только от молекулярной массы. Например, теплоемкость c_p и c_v можно определить как

; .

Для воздуха (k = 1, 4; R = 0, 287 кДж /(кг · К))

кДж/кг

Для заданного идеального газа теплоемкость зависит только от температуры, т.е.

; ; .

Теплоемкостью тела в данном процессе называется отношение теплоты dq, полученного телом при бесконечно малом изменении его состояния к изменению температуры тела на dt

.