Справжня і середня теплоємності

Експериментально визначити значення середньої теплоємності повітря в діапазоні зміни температур від t1 до t2. встановити залежність теплоємності повітря від температури.

1. Визначити потужність, затрачену на нагрів газу від t1

2. Зафіксувати значення витрати повітря в заданому інтервалі часу.

3. Розрахувати кількість теплоти, яку сприймає газ від нагрівальної спіралі.

4. Розрахувати величину середньої масової з об'ємною с'і мольной # 956; з теплоємності, встановити вплив температури на теплоємність.

Вказівки з підготовки до лабораторної роботи

2. Ознайомитися з справжнім методичним посібником.

3. Підготувати протоколи лабораторної роботи, включивши необхідний теоретичний матеріал, що відноситься до даної роботи (розрахункові формули, схеми, графіки).

Теплоємність - найважливіша теплофізичних величина, яка прямо або побічно входить в усі теплотехнічні розрахунки.

Теплоємність характеризує теплофізичні властивості речовини і залежить від молекулярної маси газу # 956 ;. температури t. тиску р. числа ступенів свободи молекули i. від процесу, в якому підводиться або відводиться теплота р = сопst. v = сопst. Найбільш істотно теплоємність залежить від молекулярної маси газу # 956 ;. Так, наприклад, теплоємність для деяких газів і твердих речовин становить

Молекулярна маса, кг / кмоль

Теплоємність, кДж / (кг К)

Таким чином, чим менше # 956 ;. тим менше речовини міститься в одному кіломоле і тим більше потрібно підвести теплоти, щоб змінити температуру газу на 1 К. Ось чому водень є більш ефективним охолоджувачем, ніж, наприклад, повітря.

Чисельно теплоємність визначається як кількість теплоти, яку необхідно підвести до 1 кг (або 1 м 3), речовини щоб змінити його температуру на 1 К.

Так як кількість підведеної теплоти dq залежить від характеру процесу, то і теплоємність так само залежить від характеру процесу. Одна і та ж система в різних термодинамічних процесах володіє різними теплоємності - cp. cv. cn. Найбільше практичне значення мають cp і cv.

За молекулярно-кінематичної теорії газів (МКТ) для заданого процесу теплоємність залежить тільки від молекулярної маси. Наприклад, теплоємність cp і cv можна визначити як

Для заданого ідеального газу теплоємність залежить тільки від температури, тобто

Теплоємністю тіла в даному процесі називається відношення теплоти dq. отриманого тілом при нескінченно малій зміні його стану до зміни температури тіла на dt

Справжня і середня теплоємності

Під істинної теплоємністю робочого тіла розуміють:

Справжня теплоємність висловлює значення теплоємності робочого тіла в точці при даних параметрах.

Кількість інформації, що передається теплоти. виражену через справжню теплоємність, можна розрахувати за рівнянням

- лінійну залежність теплоємності від температури

де а - теплоємність при t = 0 ° С;

b = tg # 945; - кутовий коефіцієнт.

- нелінійну залежність теплоємності від температури.

Наприклад, для кисню рівняння представляється як

Під середньою теплоємністю ст розуміють відношення кількості теплоти в процесі 1-2 до відповідної зміни температури

Середня теплоємність розраховується як:

Розрахунок теплоти по рівнянню

скрутний, тому що в таблицях дається значення теплоємності. Тому теплоємність в інтервалі від t1 до t2 необхідно визначати за формулою

Якщо температура t1 і t2 визначається експериментально, то для m кг газу кількість переданої теплоти слід розраховувати за рівнянням

Середня ст і з справжня теплоємності пов'язані рівнянням:

Для більшості газів чим більше температура t. тим вище теплоємність СV. пор. Фізично це означає, що чим більше нагрітий газ, тим важче нагрівати його далі.

1.2. Зв'язок між масовою с. об'ємної с'і мольной # 956; з

У процесі підведення або відведення теплоти теплоємність можуть відносити до 1 кг. 1 або 1 кмоль. Тому розрізняють

а) масову теплоємність

б) об'ємну теплоємність

в) мольну теплоємність

Покажемо зв'язок між цими видами теплоємності;

- між масовою і об'ємною

- між масовою і мольной