50552

Исследование изотермического процесса

Лабораторная работа

Физика

В данной лабораторной работе осуществляется подвод тепла к воздуху при практически атмосферном давлении благодаря чему воздух может рассматриваться как идеальный газ а малые изменения параметров делают процесс квазиравновесным. Описание лабораторной установки. Схема лабораторной установки приведена на рис. Схема лабораторной установки.

Русский

2014-01-26

113 KB

60 чел.

4

Лабораторная работа

Исследование изотермического процесса

  1.  Цель работы.

Изучение характеристик изотермического процесса расширения воздуха.

  1.  Краткие теоретические положения.

Изотермическим называется термодинамический процесс, протекающий при неизменной температуре (T = const). При изотермическом расширении газ производит работу против внешних сил давления. Эта работа производится за счёт подводимой из окружающей среды теплоты. При сжатии газа, наоборот, выделяется теплота, которая передаётся в окружающую среду. Таким образом, изотермический процесс является самым «выгодным» процессом подвода тепла к рабочему телу, т.к. в нём тепло расходуется только на выполнение работы расширения, внутренняя энергия газа при этом не изменяется (dU = 0).

dQ = dU + pdV

dQt = CvdT + pdV = pdV                                                          (1)

Изотермические процессы подвода и отвода тепла входят в цикл Карно.

В данной лабораторной работе осуществляется подвод тепла к воздуху при практически атмосферном давлении, благодаря чему воздух может рассматриваться как идеальный газ, а малые изменения параметров делают процесс квазиравновесным. Изотермический процесс в идеальном газе подчиняется закону Бойля-Мариотта: для данной массы газа при неизменной температуре произведение численных значений давления и объёма есть величина постоянная:

pV = const                                                                   (2)

В термодинамической диаграмме pV изотермический процесс изображается изотермой (рис.1).

Рис.1. Изотермический процесс.

  1.  Описание лабораторной установки.

Схема лабораторной установки приведена на рис. 2. В колбе 1, имеющей светозащитное покрытие находится нагреватель 10, питание к которому подаётся от сети через автотрансформатор 15 и выпрямитель 12. Электрические параметры нагревателя регистрируются по показаниям приборов 13 и 14. Температура в колбе регистрируется термопарой 6 с помощью потенциометра 9 типа ПП-63. Колба 1 соединена воздушным трактом (резиновыми трубками) с дифференциальным манометром 4 и стеклянным цилиндром 2, опущенным в сосуд с водой. Сообщение колбы с атмосферой осуществляется с помощью крана 5. В воздушном тракте вне колбы теплообмен практически отсутствует.

Если отключить колбу от атмосферы краном 5, а затем опустить цилиндр 2, то в колбе создастся избыточное давление, регистрируемое дифференциальным манометром 4. Условие изотермичности при подводе тепла к газу обеспечивается путём намеренного поднятия цилиндра 2. При этом объём газа увеличивается, а его давление уменьшается.

Рис.2. Схема лабораторной установки.

  1.  Проведение опыта.

Перед началом работы температура в колбе должна быть близка к температуре воздуха в помещении, кран 5 – открыт. Цилиндр 2 опускается в воду таким образом, чтобы глубина его погружения не превышала 5 мм. Порядок проведения опыта следующий:

  •  закрыв кран 5, цилиндр 2 опустить до положения, при котором перепад давления по дифманометру 4 составит около 150 мм водяного столба. Объём воды, вошедшей в цилиндр, составит при этом примерно 10 мл;
  •  зарегистрировать: температуру в колбе t с помощью потенциометра 9,  избыточное давление ΔР по дифманометру 4, отсчёт уровня воды (в мл) в цилиндре 2;
  •  подать питание на нагреватель, установив электрическую мощность Р = 0,005 Вт   (I = 19 мА, U = 270 мВ). Начать отсчёт оперативного времени по секундомеру;
  •  через 60 секунд увеличить объём газа на 1 мл подъёмом цилиндра 2. Измерить температуру газа t, записать давление ΔР и отсчёт уровня в цилиндре;
  •  повторять действия предыдущего пункта до достижения ΔР = 0;
  •  отключить нагреватель, сообщить воздушный тракт с атмосферой краном 5.

  1.  Обработка результатов опыта.

На масштабной бумаге в координатах pV построить график ΔР = f(ΔV).

Учитывая, что  суммарный объём колбы, воздушного тракта и цилиндра равен    485 мл, и зная атмосферное давление, вычислить константу уравнения (2). На том же графике нанести расчётную кривую, определённую по уравнению (2).

  1.  Содержание отчёта.

Отчёт по лабораторной работе должен содержать:

  •  краткие теоретические положения;
    •  схему и описание лабораторной установки;
    •  протокол испытаний;
    •  обработку результатов опыта;
    •  графики;
    •  анализ полученных результатов.

Протокол испытаний

Лабораторная работа №                          Исследование изотермического процесса.

Группа:

Дата испытаний:

Исполнители:

Исходные данные:

Начальный объём воздуха                                 V0  =                  мл

Атмосферное давление                                       Ра  =                  Па

Плотность жидкости в манометре                     ρ   =                  кг/м3

Результаты испытаний:

№ п/п

Отсчёт времени с

Отсчёт уровня мл

ΔV

мл

h1

мм

h2

мм

Δh

мм

ΔP

Па

Е

мВ

t

°C

1

0

0

2

60

3

120

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Подписи исполнителей

Подпись преподавателя


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

20388. УГОЛОВНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ЮРИДИЧЕСКИХ ЛИЦ: ЗА И ПРОТИВ 381 KB
  Настоящая работа посвящена дискуссионной проблеме - проблеме уголовной ответственности юридических лиц, актуальной в научном и практическом отношении, но недостаточно освещенной в юридической литературе. Она подготовлена доктором юридических наук...
20389. ДОКАЗЫВАНИЕ В СОВЕТСКОМ УГОЛОВНОМ СУДОПРОИЗВОДСТВЕ 672 KB
  66 УПК УССР и И. 66 и 97 УПК УССР ст. 70 и 109 УПК РСФСР. Здесь были высказаны суждения как о том что их применение допустимо и по действующему за кону так как они объединяют в себе свойства соответ ственно киносъемки звукозаписи и фотоснимков так и о том что сначала нужно урегулировать в УПК возмож ность и порядок их применения.
20390. Высшая мера наказания: История, современность, будущее 962 KB
  Высшая мера наказания: История современность будущее Хотите предупредить преступление Сделайте так чтобы люди боялись законов но никого кроме законов не боялись Екатерина II Введение Вряд ли есть такая проблема в уголовном праве по которой было больше споров среди ученых политиков и практиков чем проблема смертной казни. За истекшее время смертной казни были посвящены тысячи работ авторы которых либо требовали ее немедленной отмены либо доказывали настоятельную необходимость. Законодательства разных стран мира также относятся...
20391. Конституционное (государственное) право зарубежных стран 1.32 MB
  Известен его политикоправовой комментарий к Конституции США 1985 подготовленный совместно с В. Основным источником конституционного государственного права являются конституции но они часто содержат лишь общие положения и обходят молчанием ряд важнейших вопросов государственной жизни тем самым оставляя их решение на усмотрение правительства и администрации. Наряду с этим конституции многих стран перегружены рядом мелочей и второстепенных деталей. 25бис конституции Швейцарии которая запрещает выпускать кровь у мясного скота не оглушив...
20392. Международный правопорядок 614.5 KB
  2 В книге анализируются различные подходы юристов и политиков к пониманию международного и мирового порядка дается понятие международного правового порядка исследуется процесс становления современного международного правопорядка раскрывается его сущность и значение как единого и юридически обязательного порядка для всех государств . Автор доктор юридических наук профессор возглавлял Отдел кодификации в ООН принимал участие в работе органов ООН и международных конференций по прогрессивному развитию международного права. был...
20393. Правовые основы деятельности акционерных обществ 2.27 MB
  За изданием Кодекса последовало принятие ряда федеральных законов которые развивали и детализировали положения Кодекса применительно к конкретным разновидностям юридических лиц: Об акционерных обществах О некоммерческих организациях Об обществах с ограниченной ответственностью и др. Федеральный закон Об акционерных обществах в значительной мере способствовал упорядочению деятельности акционерных обществ однако отдельные пробелы а также отсутствие детальной проработки ряда вопросов в Законе требовали дальнейшего совершенствования...
20394. Корпорации в России: Правовой статус и основы деятельности 2.91 MB
  2128 обществами Уст. Кашанина отмечала что если взять за основу характеристики форму имущественной обособленности организаций то оказывается что к числу корпораций относятся только те которые основаны на акционерном капитале и по своему правовому положению напоминают акционерные общества стран континентального права 30. Торговые корпорации Англии именуются компаниями company и подразделяются на публичные аналог открытого акционерного общества континентального права и частные аналог закрытого акционерного общества. Кашанина...
20395. Взрывчатка и наркотики: Особенности назначения экспертиз: Пособие для следователей и оперативных работников 370.5 KB
  В пособии изложены рекомендации по назначению экспертиз при расследовании фактов незаконного оборота наркотиков и взрывчатых веществ а также преступлений совершаемых путем взрыва. Наряду с этим дефицит знаний в этих областях ощущался и ощущается у работников правоохранительных органов столкнувшихся с тенденциями роста преступлений связанных с незаконным оборотом наркотиков и ВВ использованием взрыва в преступных целях. Научные работы экспертов этого института по методам экспертного исследования самодельных взрывных устройств СВУ...
20396. Меры пресечения в российском уголовном процессе 1.45 MB
  Меры пресечения в российском уголовном процессе. В издании рассматривaются цели виды основания и процессуальный порядок применения органами расследования прокурорами и судами мер пресечения. Особое внимание уделено наиболее строгой и ответственной мере пресечения заключению под стражу в том числе процессуальному механизму продления сроков содержания под стражей обжалованию и судебной проверке законности задержания ареста и продления сроков содержания под стражей Книга по курсу €œУголовный процесс€ адресована студентам аспирантам...