实验二气体定压比热的测定

实验二气体定压比热容的测定一、实验目的1．把握气体比热容测定装置的大体原理，了解辐射屏蔽绝热方式的大体思路；2．进一步熟悉温度、压力和流量的测量方式；3．测定空气的定压比热容，并与文献中提供的数据进行比较。二、实验原理5q按定压比热容的概念，c= p-pdT5q=c-dTppQ=m『c-dTppT1QQ气体定压比热容的积分平均值：c=p=p (1)pmm(T—T)mAT21式中,Qp是气体在定压流动进程中由温度T1被加热到T2时所吸收的热量(W),m是气体的质量流量(kg/s),△T是气体定压流动受热的温升(K)。如此，若是咱们能准确的测出气体的定压温升AT,质量流量m和加热量Q,就能够够求得气体的定压比热容cpmo在温度转变范围不太大的条件下，气体的定压比热容能够表示为温度的线性函数，即cp=a+bT不难证明，温度T1至T2之间的平均比热容，在数值上等于平均温度Tm=(T1+T2)/2下气体的真实比热容，即cpm=cp[(T1+T2)/2]=a+bTm (2)据此，改变T1或T2,就能够够测出不同平均温度下的比热容，从而求得比热容与温度的关系。三、实验设备实验所用的设备和仪器要紧有风机、流量计、比热仪主体、调压变压器、温度计等。实验时，被测气体由风机经流量计送入比热仪主体，经加热、均流、旋流、混流后流出。在此进程中，别离测定：在流量计出口处的干、湿球温度T0和Tw，气体流经比热仪主体的进出口温度T1和T2；气体的体积流量V；电加热功率P和实验时的大气压pb和流量计出口处的表压pe。气体的流量由节流阀操纵，气体出口温度由输入电加热器的功率来调剂。本比热仪可测300°C以下气体的定压比热容。前已指出，提高测量精度的关键是提高Qp、AT和m的测量精度，设电加热器的功率为P,那么，P=Qg+Qz (3)其中，Qg是气体所吸收的热量，Qz是损失到环境中的热量。由于杜瓦瓶事实上是一个高度真空的多层瓶，且每一层的内壁上都镀有高反射率的水银。如此，按着传热学理论，通过杜瓦瓶的散热损失将很小，因此在(3)式中的Qz事实上很小，完全能够忽略不计。如此，P=Qg。若是通入比热仪本体的是纯气体，那么Qp=Qg=P。但是，若是通入的是湿空气，而咱们要测定的是干空气的定压比热容，那么，

Q=Qg-Qw=P-Qwgw w其中Qw是湿空气中水蒸气所吸收的热量，它可用下式计算wQ=m•c•AtkWwwpwc=X（1+x10-4t）pw mtm=（t1+t2）/2 CH-ri.ia出口5U度计均诡网Cpw是水蒸气的定压比热容（kJ/kg・°H-ri.ia出口5U度计均诡网Cpw是水蒸气的定压比热容（kJ/kg・°C）。\\\^比热仪主休示京图叭，电加热器的加热量（即气流吸热量）Qg四、实验方式及数据处置实验中需要测定干空气的质量流量m,水蒸气的质量流量和气流温度等数据。具体测定方式和实验步骤如下：1）接通电源及测量仪表，选择所需的出口温度计插入混流网的凹槽中；2） 摘下流量计上的温度计，开动风机，调剂节流阀，使流量维持在额定值周围。测出流量计出口空气的干球温度T0，湿球温度T；0w3） 将温度计插回流量计，调剂流量，使之维持在额定值周围。接通电加热器电源，慢慢提高电加热器功率，使出口温度升至预定值（可依照P=12AT/t来估算所需功率，其中AT为气流进出口温差（C）,t为每流过10升（立方米）空气所需的时刻，（秒）。4） 待出口温度稳固侯（出口温度在15分钟内无明显转变）读出以下数据：T：每流过10升空气所需要的时刻，s；片：比热仪入口温度亦即流量计的出口温度，K；pb：本地大气压，mmHg；pe：流量计出口表压，mmH2O；P：电加热器输入功率，W。5） 完成上述步骤后，改变加热器功率，重复步骤1）~4），测得另一组数据，直到完成测量任务（至少测四组，以出口温度T2别离为40C,60C,80C，100C，或100C,120C，140C，160C）。然后切断电源，使仪器恢恢复样。有了上述数据后，即可用公式（6）、（10）和（11）求出相应的比热容，现把有关参数的计算说明如下：1）湿空气中水蒸气容积成份r的计算。由于湿球温度T0和T从湿空气的焓一湿图上（h-d图）查出湿0空气的含湿量d（g/kg），用下式即可算得r:Wr=w622+d2)水蒸气质量流量m2)水蒸气质量流量m的计算，按理想气体状态方程和分压定律，水蒸气质量流量m能够表示为W W_p(V'/T)——w RTw0其中V'是T时刻段为空气所流过的容积，在这儿咱们取定为#'=立方米，kg/s7)Rw是水蒸气的气体常数，WR=(kg・K)；T0是干球温度，K；而p是水蒸气的分压力，它可用下式计算w0wp=r(Pp=r(P+Ah/13.595)x =133.322r(P+0.0735565Ah)Pawwb 750.062 wb3)干空气质量流量m的计算方式仿前_P(V'/T)—m— kg/sRT总0其中R是空气的气体常数，Rg=287J/(kg・K),而p是干空气的分压力,(10)p二133.322(1—r)(P+0.0735565Ah)Pa(10)wb五、注意事项1．1．2.电加热器输入电压不得超过220V,气体出口温度不得超过300^；3．加热和冷却缓慢进行，以避免温度计和比热仪本体因温度骤升骤降而破损；加热时要先启动风机，再缓慢提高加热器功率，停止实验时应先切断电加热器电源，让风机继续运行10至20分钟。六、实验报告1．简述实验原理和仪器组成原理；2．列表给出所有原始数据记录；3．列表给出实验结果(数据处置，要附有例证)；4•绘出Cpm〜tm，图线，用最小二乘法给出体会关系式，给出平均误差和最大误差，并与下述体会方程比较C—1.02319—1.76019x10-4T+4.02402x10-3(-1-)2—4.87268x10-4(-1-)3kJ/(kg・K)其中T为空气的绝对温度，K。5．分析造成实验误差的各类缘故，提出改良方案；6．你在实验中碰到的要紧困难是什么？试提出改良方式。你对该实验的总评判如何？七、试探题1．在本实验中，如何实现绝热？2．气体被加热后，要通过均流、旋流和混流后才测量气体的出口温度，什么缘故？简述均流网、