АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

ИЗМЕРЕНИЕ ТЕПЛОЕМКОСТИ ТЕЛ

Читайте также:
  1. II. Измерение температуры в прямой кишке
  2. Безболезненное измерение уровня кислорода в гемоглобине
  3. Безработица : определение, типы, измерение, последствия
  4. Безработица: сущность, виды, измерение и издержки
  5. Билет 32 Инфляция:виды и сушность.Измерение инфляции. Инфляционное ожидание.
  6. В. Измерение скорости.
  7. Введение в макроэкономику. Измерение результатов
  8. ВВП И ЕГО ИЗМЕРЕНИЕ
  9. Вопрос 3. Эластичность спроса по цене. Факторы ценовой эластичности. Измерение ценовой эластичности: дуговая и точечная эластичность. Перекрестная эластичность спроса по цене.
  10. Вопрос. Безработица: причины, формы, измерение, последствия.
  11. Время — это горизонтальное измерение жизни, поверхностный слой реальности. Но еще есть вертикальное измерение глубины, доступ к которой пролегает через настоящий момент.
  12. Градусное измерение дуги от побережья Ледовитого Океана до устья Дуная

ИЗМЕРЕНИЕ ТЕПЛОЕМКОСТИ ТЕЛ

 

Подготовил студент

1 курса 1 группы

Завьялов Александр

 

Минск

ИЗМЕРЕНИЕ ТЕПЛОЕМКОСТИ ТЕЛ

Цель. Измерить теплоемкость стаканов и удельные теплоемкости латунного и стальнго цилиндров

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

 

Рисунок 1

Внешний вид установки показан на рисунке 1. На передней панели размещены: дисплей 1, клавиатура управления 2. На задней панели расположен выключатель. Под теплоизолирующей крышкой 4 расположены два идентичных нагреваемых электрическим током полых алюминиевых стакана с цилиндрами (рис. 2): первый 5 со стальным цилиндром (m=625 г), второй 6 с латунным цилиндром (m=671 г). Нагреватели вмонтированы в дно каждого стакана. Рядом с ними установлены цифровые термометры для измерения температуры стаканов (нагревателей) (THt1 и THt2). В верхнем основании цилиндров установлены такие же термометры для измерения температуры цилиндров (TVl1 и TVl2). Установка готова к работе (на экране высвечивается надпись «Select MODE»), если температура первого стакана превышает температуру воздуха (TAir) внутри прибора не более чем на 2 °С, в противном случае необходимо подождать, пока вентиляторы не охладят стакан 1.

Рисунок 2

Управление прибором осуществляется при помощи клавиатуры. Последовательными нажатиями клавиши «ВЫБОР» осуществляется выбор стакана 1 (V:1) или стакана 2 (V:2). Нажатием клавиши Тmax можно изменять максимальную температуру нагрева (от 50 °С до 90 °С). Клавиша Р позволяют выбрать мощность нагревателя (от 60% до 100%). При нажатии клавиши «ВВОД» начнется нагрев выбранного стакана с последующим его охлаждением. Для ускорения процесса охлаждения включается вентилятор обдува стакана. Просмотр графиков нагрева и охлаждения начинается после нажатия клавиши «Обзор», так же производится и переключение между этими режимами. Сканирование графиков Т(t) при просмотре осуществляется клавишами с изображением зеленых стрелок соответствующего направления. Шаг сканирования задается клавишами «10» и «1».

При подключенном принтере клавиша «ПЕЧАТЬ» позволяет распечатать графики, выведенные на экран. Процесс нагрева или охлаждения можно остановить только выключением прибора.

На дисплее 2 отображаются температуры стакана THt, цилиндра TVl и окружающего воздуха TAir, время, электрическая мощность нагревателя W (Вт).

Установка запоминает значения температуры через каждые 6 с, строит графики зависимости температур от времени.

Расчётные формулы

 

T = b0 + b1t + b2t2. (1)

Ограничившись первыми тремя членами разложения экспоненты (2) в ряд, получим

. (2)

где α 0- коэффициент теплового рассеяния стакана в окружающую среду при неработающем вентиляторе, а Сст., Сц. – теплоемкости стакана и вставленного в него цилиндра, соответственно.

(3)

(4)

Отсюда:

(5)

Если выбрать небольшой участок кривой охлаждения Т(t), для которого Та можно считать постоянной, то решение для этого участка, охватывающего промежуток времени Δt=t-t0, удовлетворяет условию:

(6)

Где T и T0 – температура стакана в моменты времени t и t0, соответственно, Та – температура воздуха.

Таким образом, по полученным графикам Т(t) можно определить величины для первого и для второго стакана.


 

 

Ход Работы

Таблица 1. Результаты измерений температур первого стакана и воздуха при охлаждении.

                                   
                                 
  27.4 27.4 27.4 27.4 27.4 27.4 27.4 27.4 27.4 27.4 27.4 27.4 27.4 27.4 27.4 27.4
  44.8 44.7 44.5 44.4 44.2 44.1 43.9 43.8 43.6 43.5 43.3 43.2 43.1 42.9 42.8 42.6
  5.00 17.0 23.0 35.0 41.0 53.0 59.0 71.0 77.0 90.0 96.0        
                                   

 

                                 
                               
27.4 27.2 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.0 27.0 27.0 27.0 27.0 27.0 27.0 27.0 27.0
42.5 42.4 42.3 42.1 42.0 41.8 41.7 41.6 41.5 41.3 41.2 41.1   40.9 40.7 40.6
                               

 

                       
                     
27.0 27.0 27.0 27.0 27.0 27.0 27.0 27.0 27.0 27.0 27.0
40.5 40.4 40.3 40.2 40.0 39.9 39.8 39.7 39.6 39.5 39.4
                     

Рисунок 4. Зависимость логарифма отношения разности температур от времени при охлаждении для первого стакана.

Таблица 2. Результаты измерений температур первого стакана и воздуха при нагревании.

                     
                   
26.4 26.4 26.4 26.4 26.4 26.3 26.2 26.2 26.2 26.2
    35.4 35.3 35.2 35.1   34.4 34.3 34.3
    65.0 76.0 87.0 97.0        

 

                   
                 
26.2 26.2 26.1 26.0 26.0 26.0 26.0 26.0 26.0
34.2 34.1   33.5 33.4 33.3 33.3 33.2 33.1
                 

Рисунок 4. Зависимость логарифма отношения разности температур от времени при охлаждении для второго стакана.

Используя полученные данные, мы можем выразить теплоемкость стакана через теплоемкость стали, используя значения, полученные из графиков:

 

Таблица 3. Результаты измерений температур первого стакана и воздуха при охлаждении.

                                     
                                   
26.5 27.1 27.7 28.3 28.9 29.3 30.2 30.8 31.4 32.1 32.7 33.3   34.5 35.1 35.6 36.2 36.7

 

                                     
                                   
37.3 37.7 38.3 38.7 39.3 39.7 40.2 40.6 41.1 41.6 42.1 42.5 43.0 43.4 43.8 44.3 44.7 45.1

 

                                     
                                   
45.5 45.9 46.3 46.8 47.2 47.6 48.0 48.3 48.8 49.2 49.5 49.9 50.3 50.7 51.1 51.5 51.9 52.3

 

                                     
                                   
52.6 53.0 53.4 53.8 54.2 54.6 54.9 55.3 55.7 56.0 56.4 56.8 57.2 57.5 57.9 58.3 58.6 59.0

 

                         
                       
59.0 59.3 59.7 60.1 60.4 60.8 61.1 61.5 61.9 62.2 62.6 62.9

 

Рисунок 5. Зависимость температуры стакана от времени при нагревании для первого стакана.

Использую полученную ранее формулу для и данные из полученного выше графика, учитывая, что средняя мощность имеем:

Из последней формулы получаем значение для , что вполне сооответствует табличным значениям для теплоемкости стали.

Используя формулу (6) мы можем вычислить значения для нагревания:

В итоге получаем

Также можно получить значение для охлаждения

В итоге получаем


 

Вывод: В ходе работы были рассмотрены процессы нагревания и охлаждения стального и латунного цилиндров и на основе полученных данных была измерена теплоемкость стального цилиндра, с помощью которой была определена удельная теплоемкость стали. Полученные значения теплоемкости оказались близки к табличным значениям.

Был получен коэффициент теплового рассеивания для одного из цилиндров для случаев со включенным вентилятором и для случая с выключенным вентилятором. Как показывают полученные данные (; ), включенный вентилятор не дает очень весомого вклада в охлаждение цилиндра. Коэффициент полученный при включенном вентиляторе примерно в 1.16 раз больше, чем при выключенном. Это может быть вызвано тем фактом, что данный цилиндр в установке находится не один, а в связке с остальными элементами – стаканом в частности. В ходе эксперимента была видно, что температура стакана была больше, чем температура нагреваемого цилиндра (примерно на 10 градусов больше в конце эксперимента). Учитывая это, получается, что цилиндр нагревался окружающей средой в процессе остывания, что уменьшает видимую разницу между коэффициентами.


Поиск по сайту:

Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.011 сек.)