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

14549. ОТ ЕВРОПЕЙСКИХ СООБЩЕСТВ К ЕДИНОМУ ЕВРОПЕЙСКОМУ АКТУ. УГЛУБЛЕНИЕ ЗАПАДНОЕВРОПЕЙСКОЙ ИНТЕГРАЦИИ 31.16 KB
  От Европейских сообществ к единому Европейскому акту. Углубление Западноевропейской интеграции. Оглавление 1. Брюссельский договор 1965 года1 2. Первое расширение ЕЭС2 3. Углубление и расширение Западноевропейской интеграции3 4. Единый Европейский Акт ЕЕА5 1. Бр...
14550. ОБРАЗОВАНИЕ ЕВРОПЕЙСКИХ СООБЩЕСТВ 51.85 KB
  Образование Европейских Сообществ Оглавление 1. Парижский договор 1951 года и создание Европейского Объединения Угля и Стали1 2. Римский договор 1957 года и создание ЕЭС3 3. Попытка создания сообщества по безопасности и его провал7 4. Римский договор 1957 года и создание
14551. МААСТРИХТСКИЙ ДОГОВОР. СОЗДАНИЕ ЕВРОПЕЙСКОГО СОЮЗА 28.63 KB
  Маастрихтский Договор. Создание Европейского Союза. Оглавление 1. Роль правительственных конференций в подготовке Маастрихтского договора1 2. Основные положения договора о Европейском Союзе1 3. Три опоры Европейского Союза. Единое Общеевропейское Гражданство1 4...
14552. ЕДИНАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ ПОЛИТИКА (ЕСХП) ЕВРОПЕЙСКОГО СОЮЗА 41.35 KB
  Единая Сельскохозяйственная Политика ЕСХП Европейского Союза Оглавление Введение2 1. Необходимость и Цели ЕСХП2 2. Начало ЕСХП4 3. Современные реформы ЕСХП5 4. Реформа Сахарного Режима 2005 20066 Введение Единая Сельскохозяйственная Политика ЕСХП Е...
14554. Земельные ресурсы и эффективность их использования» в СПК «Бакряжский» и СПК «Ключики» Ачитского района 305.5 KB
  Рациональное использование земельных ресурсов имеет большое значение в экономике сельского хозяйства и страны в целом. В сельском хозяйстве получение продукции связано именно с качественным состоянием земли, с характером и условиями ее использования.
14555. Базы данных. Общие понятия 1.85 MB
  Очень общие понятия База данных БД набор постоянных данных которые используются прикладными системами для какоголибо предприятия Система управления базами данных СУБД сервер БД программноаппаратный комплекс обеспечивает сохранность целостность данных ...
14556. Проектирование автогенератора с мостом Вина 2.13 MB
  ЭЛЕКТРОНИКА €œПроектирование автогенератора с мостом Вина€ Методические указания к курсовой работе для студентов направления ЭЭ очной/ заочной/ заочносокращенной формы обучения Содержание Задание на курсовую работу Выбор блоксхемы. ...
14557. Показатели эффективности инвестиционных проектов 53 KB
  Показатели эффективности инвестиционных проектов В России при определении эффективности инвестиционных проектов рекомендована система показателей основанных на методике ЮНИДО. С 1994 года действуют Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционны...