Выполнение эксперимента и обработка опытных данных

 

В рабочем состоянии сосуд 5, заполненный на 50 % водой находится в вертикальном положении, вентиль 3 и кран 4 закрыты, уровни воды в трубках дифманометра 2 находятся в положении «0».

Открыв кран 4, перепускают воду из сосуда 5 в сосуд 1 до тех пор, пока давление в последнем станет равным примерно 250 мм. вод. ст. Кран 4 закры­вают, точно отмечая при этом перепад уровней воды в трубках дифманометра, Далее по дифманометру наблюдают за изменением положения уровней воды в трубках дифманометра (2 - 3 минуты).

Перепад давлений «сосуд - атмосфера» уменьшается, что свидетельству­ет об охлаждении воздуха в сосуде I после его нагревания при сжатии. Процесс сжатия (рис.6) воздуха «0 - 1» от давления атмосферного Р₀ до P₁=Р₀ + h₀ считаем адиабатным, а процесс охлаждения «1-2» с понижением давления от P₁ до Р₂=Р₀+h₁ - изохорным. h₁ - перепад уровней в дифманометре, который установился при достижении равенства Т₂=Т₀ (Р₀ и Т₀ - параметры окружаю­щей среды).

Далее открывают вентиль 3 и быстро закрывают его в тот момент, когда уровни воды в трубках дифманометра будут на отметке «0». Процесс выпуска «2 - 3» считаем как процесс его адиабатного расширения. При этом Р₃=Р₀, а Т₃ оказы­вается ниже Т₀, т. к. при адиабатном расширении воздуха происходит его ох­лаждение. После закрытия вентиля 3 происходит нагревание воздуха в сосуде 1 за счет его теплообмена с окружающей средой, т. е. температура воздуха в со­суде 1

 

повышается от Т₃ до Т₀. Этот изохорный процесс сопровождается повышением давления.

 

 

Рисунок 6 - Схема процесса

 

Окончание процесса фиксируется по прекращению изме­нения показаний дифманометра. Наступающее равновесное состояние характе­ризуется давлением Р₄=Р₀+ h₂.

Эксперимент проводим, используя «адиабатный цикл». Результаты за­меров заносят в таблицу 4 отчета по лабораторной работе. Далее производится обработка экспериментальных данных.

 

Таблица 4

№	Р0, мм. вод. ст.	Р1, мм. вод. ст.	h1, мм. вод. ст.	Р2, мм. вод. ст.	T3, К	h2, мм. вод. ст.	P4, мм. вод. ст.

 

ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

 

«Адиабатный цикл» осуществляется следующим образом. В исходном положении вся вода находится в сосуде 5 и он находится в вертикальном поло­жении. Полностью открывают край 4 и осуществляют, таким образом, быстрое сжатие воздуха в сосуде 1 за счет перетекания в него жидкости. Процесс этот «0 - 1» считаем адиабатным. Далее следует процесс изохорного охлажде­ния воздуха в сосуде «1 - 2». Процесс выпуска воздуха «2 - 3» считаем адиа­батным расширением.

Запишем для него уравнение адиабаты в виде:

 

 

Приведем его к виду:

 

Поскольку и - величины малые по сравнению с единицей, раз­ложим обе скобки в ряд, ограничившись лишь слагаемыми первого порядка ма­лости:

или

Переход от второго состояния к третьему осуществляется при постоянном объеме. Для этого процесса имеем:

 

(т.к. Т₄=Т₀)

 

Учитывая выше изложенное и то, что P₃=Р₀, получим:

 

и тогда:

 

Для перевода единиц мм.рт.ст. в мм.водн.ст. (и наоборот) используем следующую пропорцию:

 

735 мм.рт.ст. – 10⁴ мм.водн.ст.

Показания барометра (мм.рт.ст.) – Х (мм.водн.ст.)

 

1 мм.рт.ст. – 133,3227 Па

7 Контрольные вопросы к лабораторной работе 4:

 

«Исследование термодинамических процессов с воздухом»

1.Запишите уравнение состояния идеального газа.

2.Назвать основные газовые процессы и пояснить их суть.

3.Сформулировать первый закон термодинамики.

4.Пояснить устройство лабораторной установки и методику проведения экспе­римента.

 

Список рекомендуемой литературы

 

1. Нащекин З. В. Техническая термодинамика и теплопередача: Учеб. пособие для вузов. 3-е изд. испр. и доп. - М,: Высш. школа. 1980.- 490 с., ил.

2. Теплотехника: Учебник для вузов А.П. Баскаков, Б.В, Берг, O.K. Ватт и др. Под ред. А.П. Баскакова. - М,: Энергоиздат, 1982.-264 с., ил.

 

⇐ Предыдущая1234

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: