Определение удельной теплоёмкости воздуха при постоянном давлении

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального

образования

ФИЛИАЛ

Дальневосточного  Федерального университета

(ДВПИ  имени Куйбышева)

в г. Петропавловске – Камчатском 
 
 
 
 

Отчет

по  лабораторной работе 
 
 

Тема: Определение удельной теплоёмкости воздуха  при постоянном давлении 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнили: Студенты группы ЭУД-10

Исаченко  А. И.

Давыдова Ю. Р.

«____»__________20___г

Проверил:  

Малкин  Е.И.

«____»__________20___г 
 
 
 
 
 
 
 

г. Петропавловск-Камчатский

2011 г.

Цели  и задачи лабораторной работы: В соответствии с порядком проведения эксперимента выполнить измерения; построить график зависимости; экспериментально определить удельную теплоёмкость воздуха при постоянном давлении; на основании результатов вычислить абсолютную и относительную погрешности измерения. 
 

Краткие теоретические сведения:

• Теплоёмкость – физическая величина, описывающая связь между подведённой в термодинамическую систему (соответственно отведенной из неё) теплотой и произошедшим изменением температуры.
• Теплоёмкость - отношение бесконечно малого количества теплоты, полученного телом, соответствующему приращению его температуры.
• Определение теплоёмкости тел обычно производится в калориметрах, то есть в сосудах, обеспечивающих теплоизоляцию исследуемого тела от внешней среды.
• Удельная теплоёмкость – физическая величина, определяющая, какое количество теплоты должно получить или отдать тело весом 1 кг, чтобы его температура изменилась на 1 градус Кельвина.
• Из всех существующих в природе жидкостей вода имеет наибольшую удельную теплоёмкость.

 
 

Схема экспериментальной  установки: Калориметр представляет собой стеклянную трубку с вакуумной теплоизолирующей оболочкой. 1)Компрессор служит для подачи воздуха в калориметр; 2)Измерение подачи воздуха осуществляется с помощью ротаметра; 3)Нагреватель, закрепленный в калориметре, сделан в виде спирали; 4)Для измерения температуры применяются хромель-копелевые термопары, расположенные на входе в калориметр и на выходе нагревателя. 

Порядок выполнения эксперимента: 

1. Подсоединить  мультиметр с помощью проводов к  разъёмам на передней панели установки.
2. Включить питание установки тумблером «Сеть», измеритель температуры тумблером, компрессор тумблером.
3. Включить питание нагревателя кнопочным выключателем источника питания и установить первое значение напряжения U_н = 3 В.
4. Включить мультиметр и измерить точное значение U_н и U_о, переключая тумблер в соответствующие положения.
5. Через 4-5 минут (по достижении стационарного режима) произвести отсчёт температур Т1 и Т2 по измерителю 2ТРМО и объёмного расхода воздуха G по ротаметру.
6. Пункты 3-5 повторить для следующих значений напряжения на нагревателе: U_н = 4; 5; 6; 7 В.

 

Расчетные формулы. 
 

 

Так как  то  . 

Особое  значение имеют теплоёмкости при  постоянном объёме C_V и постоянном давлении C_P. 

Если  V=const, то dV=0 и, следовательно  

Если  же постоянным является давление, то отношение переходит в частную производную , в этом случае  . 

На основании  определения энтальпии  можно переписать . 

По закону Джоуля , а из уравнения Клапейрона – Менделеева . 

Учитывая  выше сказанное, получаем: , или . Это соотношение называется уравнением Роберта Майера. 
 

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Таблица. 

 
 
 
 

Вычисление  абсолютной и относительной  погрешностей. 

Абсолютная погрешность:Δ=  

Относительная погрешность: =2,86% 
 

Вывод: Рассчитывая удельную теплоёмкость воздуха при постоянном давлении, мы получили среднее значение равное 1039.00, при этом были использованы результаты проведённого эксперимента и градуировка шкалы ротаметра. На основании результатов получили абсолютную погрешность равную  29,68302 и относительную погрешность равную 2,86%