Отчёт по лабораторной работе № 1.

Отчёт по лабораторной работе № 1.

Отчёт содержит:

– наименование лабораторной работы;

- цель;

– схема установки и объекта исследования;

– таблицы измеряемых и вычисляемых величин;

– результаты обработки данных эксперимента (с подста-новкой числовых значений величин, полученных в ходе выпол-нения опытов);

– графики;

– выводы.

Не позже, чем на следующем лабораторном занятии, отчет о работе должен быть защищен.

Экспериментальное изучение термодинамических процессов

Отчёт по лабораторной работе № 1: «Изучение изохор-

ного процесса»

Цель работы: экспериментально изучить изохорный процесс, рассчитать изменения функций состояния, теплоту и работу процесса.

Приборы и оборудование: стенд НТЦ-117.

Выполнение работы

1. Изучить установку

На рис. II.1.дан общий вид стенда НТЦ-117.1.1. Принци-пиальная гидравлическая схема приведена на рис.II.2.

Оба рисунка приводятся один раз (при выполнении лабо-раторных работ №№ 1-3).

Отображение результатов измерения давления и темпе-ратуры (датчики Д₁ – Д₅) осуществляется на стенде в цифровом виде.

2. Провести измерения.Результаты измерений занести в таблицу 1.1. Провести расчёты.

                    Рис.II.1. Общий вид стенда НТЦ-117

                 Рисунок II.2. Гидравлическая схема установки

Расчёты.

Опыт 1 .

Получены следующие данные эксперимента: Р₁^изб=102 КПа,

Р₂^изб=96КПа, Т₁ = 299 ⁰К, Т₁ = 295⁰К.

А)Проверим выполнимость уравнения (1-1):

₌

В расчётах используются абсолютные значения давлений                 Р = Р_атм + Р_изб. Нормальное атмосферное давление приближён-но можно принять равным Р_атм=100 кПа.

Температуру в градусах Цельсия необходимо перевести в градусы Кельвина: Т⁰К = t⁰С + 273,15 = t⁰С + 273. Десятичные знаки 0,15 можно не учитывать, так как погрешность измерения температуры на данной установке составляет примерно 1 град.

Следовательно: ₌ _;_0,97= 0,99

Относительное расхождение левой и правой частей уравнения (1-1) составляет:

β = ·100% = 2 %.

Примечание: при нахождении подобных расхождений принято брать положительные максимальные значения, т.е. из большей величины вычитают меньшую величину и делят на меньшую.

Б) Проведём расчёты объёма воздуха, находящегося в системе пневмоаккумулятор АК3+пневмоцилиндр.

Объём пневмоцилиндра: V_ц= ·h, D = 55 мм, h = 200 мм.

V_ц = ·h = · (55· 10^-3м)²· 0,20 м = 4,7· 10^-4 м³.

Полный объём воздуха в системе (если шток пневмоцилиндра выдвинут полностью):

V =10·10^-3 м³ +4,7·10^-4 м³ = 10^-3 м³(10+0,47)= 10,47· 10^-3 м³.

В) Масса воздуха в системе: m =

R_µ = = = 287

m = = = 0,0246 кг; Дж = Па·м³

Г) Полная работа по изменению объёма в изохорном процессе:

L= ·dV = l ·m=0. Удельная работа l = = ·dυ = 0.

Д) Изменение удельной внутренней энергии:

∆u= (u₂– u₁)= с_v·(t₂⁰- t₁⁰)= ·(t₂⁰-t₁⁰)=2,5· ·(⁰С) ;

             ∆u = 717 ·( - 4 ⁰С)= - 2868 .

Изменение полной внутренней энергии при изохорном охлаж-дении воздуха:

∆U= (U₂ – U₁) = m· ∆u = 0,0246 кг·( -2868 ) = -70,5     Дж.

Е) Выделяемая в результате охлаждения воздуха удельная теплота:          q = ∆u = -2868 .

Полная выделяемая теплота Q =∆U= -70,5 Дж

Ж) Изменение удельной энтропии в результате охлаждения воз-духа:

∆s=c_v·ln = c_v·ln = 717 ·ln ;

      ∆s = 717 ·( -0,03 ) = -21,51 .

Полное изменение энтропии:

∆S= m · ∆s = 0,0246 кг · (-21,51)( ) = - 0,529 .

Полученные результаты занести в табл.1.1.

Таблица 1.1. Результаты эксперимента и расчётов

N n/n

Наименование физической величины

Давление начальное Р₁^изб, кПа

Давление конечное Р₂^изб, кПа

Температура начальная t₁, ⁰C

Температура конечная t₂, ⁰C

Объём воздухаV₂=V₁,м³ 10,47· 10^-3

Масса m, кг 0,0246

Удельная работа l,

Полная работа L, Дж

Изменение удельной внут-ренней энергии ∆u, -2868

Изменение внутренней энергии ∆U, Дж -70,5

Удельная теплота q , -2868

Теплота Q, Дж -70,5

Удельная теплоёмкость воздуха с_v_,
         717

Изменение удельной энтропии ∆s, -21,51

Изменение энтропии ∆S, -0,529

Выводы. В ходе выполнения лабораторной работы был изучен изохорный процесс, рассчитаны изменения функций состояния, теплота и работа процесса.