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

61 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

84491. Рухові рефлекси спинного мозку, їх рефлекторні дуги, фізіологічне значення 45.37 KB
  У складі задніх рогів спинного мозку переважають вставні нейрони. Біла речовина спинного мозку представлена волокнами висхідних та низхідних шляхів. Контроль на рівні спинного мозку Рецептори шкіри Вісцерорецептори ангіорецептори.
84492. Провідникова функція спинного мозку. Залежність спінальних рефлексів від діяльності центрів головного мозку. Спінальний шок 43.05 KB
  Біла речовина спинного мозку передні бокові та задні канатики складається з нервових волокон які формують провідні шляхи. Основними висхідними шляхами є: 1. Шлях Голя розташований в медіальній частині заднього канатика. Шлях Бурдаха розташований в латеральній частині заднього канатика.
84493. Рухові рефлекси заднього мозку, децеребраційна ригідність 48.79 KB
  Вони носять назву надсегментарних утворень так як впливають на мязи не прямо а через мотонейрони сегментарних структур рухові ядра спинного мозку і черепномозкових нервів. Задній мозок отримує і переробляє всю аферентну інформацію що надходить від спинного мозку оскільки всі специфічні висхідні шляхи від спинного мозку входячи в стовбур мозку задній та середній мозок віддають коллатералі гілочки до ретикулярної формації тут продовжується обробка аферентної інформації. В задньому мозку розміщені 4 вестибулярні ядра медіальне...
84494. Рухові рефлекси середнього мозку, їх фізіологічне значення 44.55 KB
  Середній мозок СрМ за участі сітчастої речовини опрацьовує аферентну інформацію яка поступає в спинний та задній мозок. Нова інформація поступає в СрМ від зорових та слухових рецепторів. На основі опрацьовання інформації від усіх цих рецепторів СрМ здійснює контроль за станом зовнішнього та внутрішнього середовища організма. Важливими надсегментарними руховими ядрами СрМ є: 1 червоні ядра від них інформація від нейронів спинного мозку передається по шляхах що перехрещуються руброспінальні шляхи елемент ЛНС; 2 ретикулярна формація;...
84495. Мозочок, його функції, симптоми ураження 44.3 KB
  Від вестибулорецепторів через вестибулярні ядра контроль за збереженням рівноваги при русі. Від всіх рухових ядер стовбуру ретикулярна формація краєві ядра. З руховими ядрами стовбуру ретикулярна формація вестибулярні ядра червоні ядра через які Мз здійснює вплив на мотонейрони і на мязи. З базальними ядрами.
84496. Таламус, його функції 43.44 KB
  Сенсорні перемикаючі специфічні ядра вони отримують інформацію від специфічних сенсорних шляхів переробляють її і передають в сенсорні зони КГМ. Неспецифічні вони отримують інформацію від ретикулярної формації стовбура мозку по шляхах больової чутливості. Вони передають інформацію до всіх зон КГМ здійснюючи на неї неспецифічний активуючий вплив. Асоціативні отримують інформацію від специфічних сенсорних перемикаючих ядер і від неспецифічних ядер таламуса.
84497. Базальні ядра, їх функції, симптоми ураження 43.36 KB
  Базальні ядра знаходяться в глибині кінцевого мозку. Як єдине ціле з базальними ядрами функціонують чорна субстанція та субталамічне ядро. Ці ядра обєднані між собою двосторонніми звязками отримують інформацію від кори асоціативних та рухових зон та мозочка.
84498. Сенсорні, асоціативні і моторні зони кори головного мозку, їх функції 44.36 KB
  Сенсорні асоціативні моторні зони кори формують нову кору неокортекс. Сенсорні зони кори відповідають представництву окремих сенсорних систем аналізаторів у різних ділянках кори. Так кіркове представництво зорового аналізатора локалізується у потиличній зоні кори шпорна закрутка слухового у висковій зоні соматосенсорного у постцентральній закрутці.
84499. Загальна характеристика системи крові. Склад і функції крові. Поняття про гомеостаз 56.9 KB
  Склад і функції крові. СИСТЕМА КРОВІ ВИКОНАВЧІ ОРГАНИ ТКАНИНИ МЕХАНІЗМИ РЕГУЛЯЦІЇ Кров циркулююча Нервові Гуморальні Кров депонована Органи кровотворення 1. Забезпечення оптимальної кількості складових частин крові як одиниць транспорту в одиниці обєму крові.