测量空气的定压比热.ppt

测量空气的定压比热
制作:王宪军
指导老师:王晓云
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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测量空气的定压比热
制作:王宪军
指导老师:王晓云
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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。
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实验原理
引用热力学第一定律解析式,对可逆过程有:
和
定压时:
此式直接由
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:
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则气体的定压比热容可以表示为:
kJ/kg•℃
——气体的质量流量,kg/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:
——气体在等压流动过程中的吸热量,kJ/s。
式中:
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式中a、b、e等是与气体性质有关的常数。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,假定在0-300℃之间,空气真实定压比热与温度之间进似地有线性关系:
则温度由
至
的过程中所需要的热量可表示为:
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由
加热到
的平均定压比热容则可表示为:
若以(t1+t2)/2为横坐标,
为纵坐标(
如下图所示),则可根据不同温度范围的平均比热
确定截距a和斜率b,从而得出比热随温度变化的计算
式
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大气是含有水蒸气的湿空气。当湿空气气流由温度
加热到
时,其中水蒸气的吸热量可用式
下式计算:
式中:
——气流中水蒸气质量,kg/s。
则干空气的平均定压比热容由下式确定:
式中:
——为湿空气气流的吸热量。
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实验设备
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,流量计,比热仪本体,电功率调节及测量系统共四部分组成,如图一所示。
。由内壁镀银的多层杜瓦瓶2、进口温度计1和出口温度计8(铂电阻温度计或精度较高的水银温度计)电加热器3和均流网4,绝缘垫5,旋流片6和混流网7组成。气体自进口管引入,进口温度计1测量其初始温度,离开电加热器的气体经均流网4均流均温,出口温度计8测量加热终了温度,后被引出。该比热仪可测300℃以下气体的定压比热。
图二
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实验方法及数据处理
,选择所需的出口温度计插入混流网的凹槽中。
,开动风机,调节节流阀,使流量保持在额定值附近。测出流量计出口空气的干球温度(t0)和湿球温度(tw)。,调节流量,使它保持在额定值附近。逐渐提高电压,使出口温度升高至预计温度[可以根据下式预先估计所需电功率:W≈12Δt/τ。式中W为电功率(瓦);Δt为进出口温度差(℃);τ为每流过10升空气所需时间(秒)]。
(出口温度在10分钟之内无变化或有微小起伏,即可视为稳定),读出下列数据:每10升气体通过流量计所需时间(τ,秒);比热仪进口温度(t1,℃)和出口温度(t2,℃);当时大气压
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,但要考虑电表的内耗。如果伏特表和毫安表采用图一所示的接法,则应扣除毫安表的内耗。设毫安表的内阻为RmA欧,则可得电热器单位时间放出的热量为.
,可按理想气体处理。
力(B,毫米汞柱)和流量计出口处的表压(Δh,毫米水柱);电热器的电压(V,伏)和电流(I,毫安)。
,从湿空气的焓湿图查出含湿量(d,克/公斤干空气),并计算出水蒸汽的容积成分.
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注意事项
,以免引起局部过热而损坏比热仪。
,气体出口温度不得超过300℃。
,以防止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,停止试验时应先切断电加热器电源,让风机继续运行10至20分钟。
,必须确信气流和测定仪的温度状况稳定后才能读数。
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实验报告
。
。
(数据处理,要附有例证)。

其中:T为空气的绝对温度,K。
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思考题
,如何实现绝热?
2.