Meghatározása fajhője a levegő
Célkitűzés: folyamatának megismerése izobár fűtés a levegőt, hogy meghatározza a moláris hőkapacitása levegő izobár melegítés.
Felszerelés. fűtés, kompresszor, egy multiméter hőmérővel, áramellátás, áram- és voltmérővel.
Hő-kapacitás - jelentése thermophysical paraméterek anyagok, definíció szerint az a hőmennyiség melegítéséhez szükséges tömegű anyag per Kelvin. Ha a tömeg az anyag egyenlő egy kilogramm, a hőkapacitás az úgynevezett fajlagos hőkapacitása, ha a tömeg egyenlő egy mól, majd - a moláris hőkapacitás. Definíció szerint, egyenlő a moláris hő
itt # 957; = - az anyag mennyiségét mol, m - tömeg, M - tömege egy mól, dQ - hőmennyiség elegendő ahhoz, hogy növelje a hőmérséklet fokban dT.
Gázok, szemben a szilárd anyagok és folyadékok, a hő kapacitása függ az esemény típusának a termodinamikai fűtési folyamat gáz. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy szerint a termodinamika első főtétele
hőt használják nem csak növeli a belső energia dU, azaz a hőmérséklet emelkedik, hanem a munka változik a gáz térfogata. Ellentétben szilárd és folyékony változik a gáz térfogata is viszonylag nagy és típusától függ termodinamikai folyamatot. Ezért, a munka értéke nyomóerő és az a hőmennyiség melegítéséhez szükséges a gáz is függ az eljárás típusától.
Tekintsünk egy ideális gáz fűtés. Az ideális gáz - a gázmolekulák saját térfogata elhanyagolható mennyiségéhez képest a hajó, és a potenciális energia a molekulák hiányzik. Air normális körülmények között lehet tekinteni, mint egy ideális gáz.
Priizohoricheskom fűtés gáz térfogata változás nincs jelen, a munka nem megy végbe, és a hő csak, hogy növelje a belső energia, dQ = dU. Egy ideális gáz szerint a molekuláris-kinetikus elméletét a belső energia - a kinetikus energia a molekulák. Amennyiben a moláris hőkapacitás át izochor ideális gáz melegítjük.
Priizobaricheskom felmelegített gáz állandó nyomáson, további része a hő fogyasztott a térfogatváltozás működését. Ezért, a hőmennyiség, (dQ = dU + dA) nyert izobár melegítés per Kelvin egyenlő. Behelyettesítve a (1) képlet, megkapjuk.
Itt, a fajhője a képletekben R - egyetemes gázállandó, i - a száma szabadsági fok a gázmolekulák. Ez a független koordináta szükséges megtalálni a molekulák az űrben. Vagy száma energia komponensek rendelkezik molekula. Például, egy egyatomos molekulák komponensei kinetikus energia során transzlációs mozgást képest a három koordináta tengelyt, i = 3 Egy kétatomos molekula még egy mozgási energiája forgómozgás a két tengely körül, mint körülbelül egy harmadik áthaladó két atom, a tehetetlenségi nyomaték és a rendelkezésre álló energia. Ennek eredményeként, a kétatomos molekula 5 szabadsági fokú. Hasonlóképpen, a levegő, amely lényegében kétatomos molekulák az oxigén és a nitrogén.
Eksperimentalnoeizmerenie moláris hőkapacitása levegő által termelt kaloriméter. A kaloriméter melegítjük levegőben állandó nyomás megegyezik a légköri nyomással. A hőmérséklet mérése egy csatlakoztatott termoelem multiméterrel. Ahhoz, hogy javítja a mérési pontosságot kell melegíteni nagy levegő tömege. Ezért, egy folyamatos levegőáramot vezetünk át kompresszor kaloriméter (ábra. 1).
Fűtő kaloriméter csatlakoztatva a tápegység. Fogyasztás határozza meg a voltmérő, és az árammérő N = J U. A telepítés után történik a termikus egyensúlyt, és a levegő hőmérséklete kilépéskor a kaloriméter abbahagyja átalakuló bevitt az elektromos fűtőelem hőteljesítmény N fordít fűtés a belépő levegő a kaloriméter és részben a hőveszteség q falán keresztül a kaloriméter. Ezért a hő egyensúly egyenlet a következő alakú
Ott m - második levegő áramlását a kaloriméter, DT - a hőmérséklet emelkedése áthaladás után a kaloriméter.
Hogy megszüntesse az ismeretlen erő q hőveszteség elvégzéséhez szükséges kísérletek különböző levegő áramlását, de ugyanakkor a hőmérséklet emelkedését. A teljesítmény hőveszteség ugyanaz lesz, mert a hőátadás a falon keresztül arányos a hőmérséklet-különbség. Szerint a (3) egyenletet szállított a kaloriméter hőkapacitása állandó hőmérsékleten emelkedik # 916; T. függ második légáram lineáris, és ezért a menetrend - egy egyenes vonal. Corner sor tényező. Ez kísérleti úton meghatározható az ütemezésnek megfelelően, mint az arány a lába egy derékszögű háromszög épített egy kísérleti vonal. A koordinátákat a csúcsok az A és B megkapjuk az átlagos értéke a moláris hőkapacitás izobár melegítés
1. Mérje meg a levegő hőmérsékletét a laboratóriumban, köztük multiméter hőelem.
2. Kapcsolja be a tápegységet a 220 hálózati B. Set kompresszor változtatható ellenállás viszonylag magas a levegő fogyasztás. Állítsa be a változtatható ellenállást a fűtőteljesítmény, hogy miután létrehozó termikus egyensúly (3 perc) levegő hőmérséklete kilépő kaloriméter növelné 30-50 K. mérésére a levegő hőmérsékletét, hogy meghatározzák a skálán a kompresszor levegő áramlási ellenállással. Írja a táblázat hőmérséklet emelkedését, a levegő áramlását, a áram- és feszültségmérő műszer.
3. Csökkentse légáram mintegy egyötöde a skála és szinkronizáltan csökkenti a fűtőelem ki úgy, hogy a levegő hőmérséklete a kilépő a kaloriméter ugyanaz maradt. Ez a munka része türelmet igényel, a zökkenőmentes kiigazítást. Az eredményeket a levegő áramlási sebessége mérés, áram és feszültség írva a táblázatban. Tapasztalat tölteni legalább ötször az egész tartományban a levegő áramlását.
D A hőmérséklet növelése T. K
Az egységet. Kapcsolja ki a készüléket multiméter azáltal kapcsol ki.
4. Végezze el a számításokat SI rendszerben. Annak meghatározására által fogyasztott energia egy elektromos fűtőberendezés, N = I U. írása az asztalhoz.
5. Szerkesszünk egy olyan grafikont energiafogyasztása a levegő áramlási N (m). Mérettáblázat legalább fél oldal. Közel a pontokat, hogy készítsen egy egyenes vonalat úgy, hogy az összeg a pontokat az eltérés minimális volt.
6. Construct a kísérleti vonal, mint a átfogója egy derékszögű háromszög (ábra. 2). Határozza meg a koordinátáit a csúcsok A és B a háromszög. A képlet szerint (4) kiszámításához az átlagos értéke a moláris hőkapacitás
7. Rate grafikus módszerrel véletlen mérési hiba moláris hőkapacitás. Ehhez tartsa a grafikon párhuzamos kísérleti vonal két szoros sorokat úgy, hogy minden, de hiányzik az a pont volt közöttük. Határozzuk meg a vonalak közötti távolsággal # 963; N. Számolja véletlen hibák, amelyet a képlet
Hasonlítsuk össze az elméleti érték a következő képlettel számítjuk, amikor R = 8,31 J / mol K, i = 5.
1. Határozza meg a moláris hőkapacitás az anyag.
2. Fogalmazza meg a termodinamika első főtétele. Vedd képletek hő dolgozik, a belső energia az ideális gáz.
3. Kimeneti moláris hőkapacitás képlet ideális gáz alatt izobár és izochor fűtés.
4. Jegyezze fel a hő egyensúly egyenlet a kaloriméter.
5. miért a hőveszteség a falon keresztül a kaloriméter nem befolyásolja a mérési fajhő.
6. Magyarázza meg, miért a telepítés levegő kell történnie a folyamatos stream a kaloriméter.