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

27304. Организация туристских автобусных путешествий на внутренних и международных маршрутах 24 KB
  4 вида автобусного туризма: Поездка на рейсовых автобусах Поездка на челночных автобусах Специальные рейсы Внутренний туризм и поездки в течение дня с различными целями Международная перевозкаэто перевозка транспортным средством пассажиров за пределы территории РФ а так же перевозки транзитом Виды международных автобусных перевозок: На регулярных маршрутах Перевозки на сезонных маршрутах Разовые маршруты Обслуживание туристов Требования к водителю: Наличие спец лицензий знание ин языка 2 водителя на маршруте знание маршрута...
27305. Паспортно-визовый контроль 29.5 KB
  Тур формальности это проверка соблюдения туристами и субъектами тур деят порядка и правил устан гос органами при въезде в страну и выезде из страны Паспортновизовые формальности это формальности связ с соблюд правил пересеч границ гос и пребыв на их терр. Правила въезда и выезда зависят от соглашений между госми и постоянно измен. Наиболее полную и достоверную инф можно получить в консульских учрежд МИД РФ посольствах госв. Контроль наличия виз или иных разреш на въезд лиц в ин госво явл обяз транспортной компании.
27306. Паспортные и визовые формальности 28 KB
  В 17 веке паспорт выполнял 2 основные функции: Полицейская Фискальная Виды паспортов: Паспорт почетного консула Белисский паспорт Паспорт ватикана Паспорт римского католического ордена рыцарей мальты Камуфляжный паспорт Шенгенское соглашение Это соглашение об отмене паспортного таможенного контроля в ряд государств Европейского союза изначально было подписано 14 июня 1985 года. Визовые формальности Виза специальная разрешительная подпись печать или вклейка которая делается в загран паспорте представителями властей...
27308. Правила предоставл гост услуг 28.5 KB
  Осн понятия: гостиница имущ комплекс для предоставл гост услуг потреб гражд имеющ намерения заказ исп услугу исполн оказ услуги потреб по договору. Исполн обязан довести до сведения фирм наим адрес и режим работы своевр предоставл инф об услугах порядке прожив правил пож безоп и польз быт приборами предоставл льгот категориям граждан заключить с потреб договор не вправе оказ доп услуги без согласия потреб цена номера и форма оплаты также устан исполн плата за прожив в гост устан в соотв с единым расч часом 12 ч при размещ до...
27309. Правовые аспекты взаимод клиента и турпредпр 28 KB
  10 ФЗ №132 реализация тур продукта осущ на основе договора между турфирмой и туристом. Конкретный заказ имеет форму предварит договора заключ такого договора регул ст. Предварит договор должен содержать условия позвол устан предмет а также др существ условия основного договора. условия договора определены заранее одной из сторон а др сторона либо полностью принимает эти условия либо отвергает их.
27310. Предприятия туроператоры и турагенты 27.5 KB
  По виду деятельности аМассового рынка продажа в места массового туризма бСпециализированные специализируются на определенном турпродукте или сегменте рынка: ТО специального интереса ТО специального места назначения ТО определенной клиентуры ТО специального места размещения ТО определенного вида транспорта 2.Подготовка подбор и назначение на маршруты специального персонала 7.
27311. Процесс принятия управленческого решения 24 KB
  Этап реализации и оценки Уяснение проблемы сбор инф анализ инф выяснение актуальности инф опред усл при которых проблема решаема Составление плана решения разработка альтер решений сопоставление с ресурсом оценка альтер вариантов разработка детального плана решения Выполнение решения доведение решения до конкретного исполразработка мер поощрений и наказаний контроль за выполнением решения.