气体定压比热容实验-word资料(精).doc

教学实验 2006 气体定压比热容实验气体定压比热容实验指导书哈尔滨努谢尔特教学实验设备有限公司电话: 0451-86283878 手机: 0********** 网址: il : nusselt@ 所谓比热容是指单位物理量的物体温度升高 1 度所需的热量, 简称比热。根据选用计量物量的单位不同, 有质量比热、容积比热和摩尔比热之分。通常用质量千克作为计量物量的单位,得到的是质量比热,它的单位是千焦/ 千克?开( kJ/kg ?K) 。用符号 c 表示,则 dT dq c?或dt dq c? kJ/kg ?K(1) 标准状态下 1米 3 气体温度升高 1 度所需的热量称作容积比热,单位是千焦/米 3?开( kJ/m 3 ?K )用符号'c 表示。气体的定压比热容是计算在定压变化过程中气体吸入( 或放出) 的热量的一个重要参数, 所以气体定压比热容的测定实验是工程热力学基本实验之一,计算中用到比热及混合气体(湿空气) 方面的基本知识。本实验的目的是增加热物性实验研究方面的感性认识, 促进理论联系实际,有利于培养分析问题和解决问题的能力。一、实验目的了解气体比热测定装置的基本原理和构思。熟悉本实验中测温、测压、测热、测流量的方法。掌握由基本数据计算出比热值和比热公式的方法。分析本实验产生误差的原因及减小误差的可能途径。二、实验原理引用热力学第一定律解析式,对可逆过程有: pdv du dq??和 vdp dh dq??(2) 定压时 0?dp p pT hdT vdp dh dT dq c????????????????????????(3) 此式直接由 pc 的定义导出,故适用于一切工质。在没有对外界作功的气体的等压流动过程中: pdQ m dh 1?(4) 则气体的定压比热容可以表示为: ?? 12ttm Qc ptt p?? kJ/kg ?℃(5) 式中: m ——气体的质量流量, kg/s ; pQ ——气体在等压流动过程中的吸热量, kJ/s 。由于气体的实际定压比热是随温度的升高而增大,它是温度的复杂函数。实验表明,理想气体的比热与温度之间的函数关系甚为复杂,但总可表达为: ????? 2 etbtac p (6) 式中 a 、b 、e 等是与气体性质有关的常数。例如空气的定压比热容的实验关系式: 310 27410 87268 .410 02402 .410 76019 .102319 .1TTTc p ?????????? kJ/kg ?K 式中: T ——绝对温度, K。该式适用于 250 ~ 600K ,平均偏差为 % ,最大偏差为 % 。由于比热随温度的升高而增大, 所以在给出比热的数值时, 必须同时指明是那个温度下的比热。根据定压比热的定义,气体在 t ℃时的定压比热等于气体自温度 t 升高到 dtt?时所需热量 dq 除以 dt ,即: dt dq c p?当温度间隔 dt 为无限小时, 即为某一温度 t 时气体的真实比热。如果已得出?? tfc?的函数关系,温度由 1t 至2t 的过程中所需要的热量即可按下式求得: ?? dt etbtadtcq p??????? 21 2 21?用逐项积分来求热量十分繁复。但在离开室温不很远的温度范围内, 空气的定压比热容与温度的关系可近似认为是线形的,即可近似表示为: b