 |
Какие величины, какими приборами и с какой конкретной целью измеряются в данной лаборатрной работе?
|
|
|
|
4. Дайте определение понятию «нормальные условия». В каких случаях они используются? Что означает величина с размерностью нм 3? Что означают величины 22,4 нм3 и 22,4 литра?
5. Дайте определение понятиям «функция состояния и функция процесса». Теплоемкость является функцией процесса или функцией состояния?
В чем проявляется двойственность физической сущности теплоемкости с точки зрения основных понятий и определений термодинамики?
7. Как соотносятся (связаны) между собой массовая, объемная и мольная теплоемкости? Каковы их размерности в СИ?
8. В чем состоит отличие между понятиями «теплоемкость тела и удельная теплоемкость вещества»? Связаны ли они между собой?
9. Чему равны теплоемкости веществ в изотермическом и адиабатном (изоэнтропном) процессах?
10. Геометрический смысл средне и истинной теплоёмкости в процессе, изображенном в T,s координатах? Два свойства T,s диаграммы?
11. Запишите соотношения, связывающие значения изобарной и изохорной теплоемкостей.
12. От скольких и каких параметров зависят теплоемкости идеального и реального газов? От чего зависят изохорная и изобарная теплоемкости идеального газа по упрощенной модели молекулярно-кинетичекой теории?
Запишите соотношения для расчета изохорной и изобарной теплоемкостей идеального газа по упрощенной модели молекулярно-кинетической теории.
14. Выведите (запишите) соотношение для пересчета измеряемого в опыте расхода воздуха в нм 3.
Как построены таблицы средних значений теплоемкостей веществ в идеально-газовом состоянии? Запишите уравнения для расчета теплоты в процессе с использованием средних табличных теплоёмкостей рабочего тела со свойствами идеального газа.
|
|
|
От скольких и каких параметров состояния зависят теплоемкости реального и идеального газов? От чего зависит теплоемкость идеального газа по упрощенной модели молекулярно-кинетической теории?
Лабораторная работа № 3 посвящена исследованию зависимости давления насыщенного пара от температуры. При выполнении этой работы надо четко уяснить следующее:
1. Температура кипения жидкости (температура парообразования) зависит от давления, под которым находится жидкость. При повышении давления эта температура увеличивается.
2. Исследуемая зависимость графически изображается кривой второго порядка, начинающейся в тройной точке и оканчивающейся в критической точке. Эта кривая называется кривой парообразования (иногда — кривой упругости). В других координатах (p,v; T,s; h,s и др.) пограничная кривая вещества образует две ветви: насыщенной (кипящей) жидкости и насыщенного пара, которые плавно сопрягаются в критической точке. Эти ветви часто называют левой и правой пограничными кривыми соответственно.
Критическая точка является особой точкой на термодинамической поверхности вещества: при давлении превышающем критическое р к обычный фазовый переход жидкость-пар (при р = idem и Т = idem с сосуществованием двух фаз) не наблюдается, а имеет место плавный непрерывный (перманентный) переход вещества в газообразное состояние. Сответственно при изотермическом сжатии газа при Т > Т крвещество остается в гомогенном состоянии без расслоения на жидкость и пар. Состояние вещества при Т > Т кри v < v кр называется сильно сжатым газом или флюидом. Адиабатным и любым политропным процессом расширения с показателем п >1 флюид можно перманентно превратить в жидкость.
Снизу кривая упругости ограничена тройной точкой Т тр (рис. 6.3). Здесь в термодинамическом равновесии находятся три фазы (твердая, жидкая и парообразная). Из этой точки выходят три кривые: парообразования, затвердевания (плавления) и сублимации. В этой точке значения температуры и давления на кривых парообразования и затвердевания являются минимальными, а на кривой сублимации — максимальными.
|
|
|
Рис. 6.3 Фазовая диаграмма вещества
кривые: парообразования К-Т тр, затвердевания (плавления) М-Т тр, сублимации (возгонки) S-Т тр; состояния вещества: твердое Т, жидкое Ж, парообразное П.
При давлениях, меньших давления в тройной точке р тр, возможен изобарно-изотермический процесс фазового перехода вещества из твердого (кристаллического) состояния в парообразное; он называется всублимацией или возгонкой. В интервале давлений от р тр до р кр, если вещество находится в твердом состоянии, то при изобарном процессе перехода вещества в парообразное состояние имеют место два фазовых перехода: плавление (из твердого состояния в жидкое) и парообразование (из жидкого в парообразное). При р>р кр при этом условии наблюдается один фазовый переход — плавление.
Диаграмма р,Т называется фазовой диаграммой. Любая точка на этой диаграмме вне линий фазовых переходов соответствует одному из трех фазовых состояний вещества — твердому, жидкому, парообразному либо газообразному. Точки на линиях фазовых переходов (кривые К-Т тр, М-Т тр, S-Т тр) характеризуют состояния сосуществующих фаз (жидкости и пара, твердого тела и жидкости (флюида), твердого тела и пара).
3. Важнейшей характеристикой веществ, как рабочих тел энергетических и холодильных установок, является так называемая температура нормального кипения (t н.к.). Это температура кипения (парообразования) вещества при нормальном атмосферном давлении (760 мм.рт.стили 1,01325 бар). В зависимости от значений t н.к различают высококипящие (t н.к > 0 ° С) и низкокипящие (t н.к < 0 ° С) вещества.
Низкокипящие вещества (аммиак, фреоны) используются в качестве рабочих тел холодильных установок — хладагентов, а высококипящие (вода, ртуть) — в качестве рабочих тел энергетических установок. В зависимости от температуры, которую необходимо поддерживать в охлаждаемом помещении (рефрижераторном трюме) выбирают хладагент из условия, чтобы давление
Рис. 6.4 Условное относительное положение кривых парообразования хладагентов и их нормальные температуры кипения. 1 — R22; 2 — NH3; 3 — R12.
|
|
|
кипения было несколько выше атмосферного, чтобы исключить подсос воздуха в систему хладагента. На рис. 6.4 в качестве иллюстрации совместно условно показаны кривые парообразования ряда хладагентов.
Рис.6.5 Схема установки для исследования зависимости температури кипения (насыщения) от давления
Описание лабораторной установки
В установку (рис. 6.5) входят:
1 — термостат, заполненный термостатирующей жидкостью (водой), служащий для нагрева исследуемого вещества (ацетона);
2 — мешалка для выравнивания температуры термостатирующей жидкости по всему объёму термостата;
3 — термометр для измерения температуры термостатирующей жидкости и, следовательно, исследуемого вещества;
|
|
|
