ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Истинная и средняя теплоемкости

12 3

Цель работы

Экспериментально определить значения средней теплоемкости воздуха в диапазоне изменения температур от t₁ до t₂, установить зависимость теплоемкости воздуха от температуры.

Содержание работы

1. Определить мощность, затрачиваемую на нагрев газа от t₁

до t₂.

2. Зафиксировать значения расхода воздуха в заданном интервале времени.

3. Рассчитать количество теплоты, которую воспринимает газ от нагревательной спирали.

4. Рассчитать величину средней массовой с объемной с´ и мольной μс теплоемкости, установить влияние температуры на теплоемкость.

Указания по подготовке к лабораторной работе

1. Проработать раздел курса “Теплоемкость” по рекомендуемой литературе.

2. Ознакомиться с настоящим методическим пособием.

3. Подготовить протоколы лабораторной работы, включив необходимый теоретический материал, относящийся к данной работе (расчетные формулы, схемы, графики).

Теоретическое введение

Теплоемкость - важнейшая теплофизическая величина, которая прямо или косвенно входит во все теплотехнические расчеты.

Теплоемкость характеризует теплофизические свойства вещества и зависит от молекулярной массы газа μ, температуры t, давления р, числа степеней свободы молекулы i, от процесса, в котором подводится или отводится теплота р = сопst, v = сопst. Наиболее существенно теплоемкость зависит от молекулярной массы газа μ. Так, например, теплоемкость для некоторых газов и твердых веществ составляет

Вещество	Молекулярная масса, кг/кмоль	Теплоёмкость, кДж/(кг К)
Дерево		2,4
Сталь		0,5
Воздух	28,97
Вода (р=0,1Мпа, t = 4^оС)		1,19
Вода (р=18Мпа, t =300^оС)
Водород, Н₂

Таким образом, чем меньше μ, тем меньше вещества содержится в одном киломоле и тем больше нужно подвести теплоты, чтобы изменить температуру газа на 1 К. Вот почему водород является более эффективным охладителем, чем, например, воздух.

Численно теплоемкость определяется как количество теплоты, которое необходимо подвести к 1 кг (или 1 м³), вещества чтобы изменить его температуру на 1 К.

Так как количество подведенной теплоты dq зависит от характера процесса, то и теплоемкость так же зависит от характера процесса. Одна и та же система в разных термодинамических процессах обладает различными теплоемкостями - c_p, c_v, c_n. Наибольшее практическое значение имеют c_p и c_v.

По молекулярно-кинематической теории газов (МКТ) для заданного процесса теплоемкость зависит только от молекулярной массы. Например, теплоемкость c_p и c_v можно определить как

; .

Для воздуха (k = 1,4; R = 0,287 кДж/(кг · К))

кДж/кг

Для заданного идеального газа теплоемкость зависит только от температуры, т.е.

; ; .

Теплоемкостью тела в данном процессе называется отношение теплоты dq, полученного телом при бесконечно малом изменении его состояния к изменению температуры тела на dt

Истинная и средняя теплоемкости

Под истинной теплоемкостью рабочего тела понимают:

Истинная теплоемкость выражает значение теплоемкости рабочего тела в точке при данных параметрах.

Количество передаваемой теплоты. выраженную через истинную теплоемкость, можно рассчитать по уравнению

Различают:

- линейную зависимость теплоемкости от температуры

ГРАФИК!!

где а - теплоемкость при t = 0 °С;

b = tg α - угловой коэффициент.

- нелинейную зависимость теплоемкости от температуры.

ГРАФИК!!

Например, для кислорода уравнение представляется как

кДж/(кг·К)

Под средней теплоемкостью с_т понимают отношение количества теплоты в процессе 1-2 к соответствующему изменению температуры

кДж/(кг·К)

ГРАФИК!!!

Средняя теплоемкость рассчитывается как:

;

, где t = t₁ + t₂.

Расчет теплоты по уравнению

затруднителен, так как в таблицах дается значение теплоемкости . Поэтому теплоемкость в интервале от t₁ до t₂ необходимо определять по формуле

Если температура t₁ и t₂ определяется экспериментально, то для m кг газа количество передаваемой теплоты следует рассчитывать по уравнению

Средняя с_т и с истинная теплоемкости связаны уравнением:

Для большинства газов чем больше температура t, тем выше теплоемкость с_v, с_р_. Физически это означает, что чем больше нагрет газ, тем труднее нагревать его дальше.

1.2. Связь между массовой с, объемной с´ и мольной μс

Теплоемкостями

В процессе подвода или отвода теплоты теплоемкость могут относить к 1 кг, 1 или 1 кмолю. Поэтому различают