Запознаване с метода за експериментално определяне на адиабатния индекс за въздух

Страници за работа

Съдържанието на произведението

Обективен: запознайте се с метода на експериментално определяне на адиабатния индекс за въздух.

1. ОБЩА ИНФОРМАЦИЯ.

Адиабатичен е процесът на промяна на състоянието на работния флуид без подаване и отвеждане на топлина.

Графично такъв процес е изобразен с линия, която се нарича адиабатична.

В pv диаграмата ред 1-2 (Фигура 1) е хипербола. Адиабатичното уравнение има формата pv k = const. Тук k е адиабатният показател (стойност, равна на съотношението на изобарния топлинен капацитет към изохорния топлинен капацитет): k = Cp/Cv. Това съотношение зависи от температурата на веществото, но за газове и пари тази зависимост е толкова малка, че често се пренебрегва при изчисленията, като k се приема като константа. В такива случаи се приема, че това съотношение е равно за идеални газове: едноатомен - 1,67; двуатомен - 1,4; три- и многоатомни - 1,29. Точните стойности на k за някои газове и водни пари в зависимост от температурите са дадени в референтните данни.

2. ОПИСАНИЕ НА ЕКСПЕРИМЕНТАЛНАТА СТЕНДА И ПРОЦЕСИТЕ, НАСТОЯЩИ ПО ВРЕМЕ НА ЕКСПЕРИМЕНТИТЕ.

Стоманеният съд 1 може последователно да комуникира посредством клапани 2 и 4 или с атмосферата, или с компресора 5. Абсолютното въздушно налягане в съда се определя като сумата от барометричното налягане и свръхналягането, измерено чрез U-образна форма манометър.

Да предположим, че въздухът в съда има първоначалните параметри P1, V1, T1, а температурата T1 е равна на температурата на околната среда, а налягането P1 е по-високо от атмосферното.

Това състояние е изобразено на диаграмата P - V (Фигура 1) от точка 1. Ако корабът е свързан с атмосферата, тогава въздухът ще изтече от него и ще се разшири до атмосферно налягане. Процесът на разширяване 1-2 е много бърз, следователно, с известно приближение, може да се счита, че протича без топлообмен с околната среда, т.е. адиабатен. В точка 2 налягането P2 е равно на атмосферно, температурата T2 е по-ниска от първоначалната. В момента, в който налягането на въздуха падне до атмосферно, съдът се затваря и тогава настъпва изохорният процес 2-3, при който температурата на въздуха се повишава поради топлообмен през стените на съда до температурата на околната среда. В точка 3, температурата T3 = T1, налягането P3 леко надвишава атмосферното. На фиг. 1 изотермата T = const е конвенционално изтеглена през точки 1 и 3.

3. ПРОЦЕДУРА НА ИЗПИТВАНЕ И ОБРАБОТКА НА ЕКСПЕРИМЕНТАЛНИТЕ РЕЗУЛТАТИ.

В началото на експеримента, когато клапан 2 е затворен и клапан 4 е отворен, в съда се създава свръхналягане с помощта на компресор в диапазона 1000 ... 1300 mm Hg. Тъй като температурата на въздуха в съда се повишава, е необходимо да се изчака 5 ... 7 минути, докато температурата спадне до околната температура. След изравняване на температурата, което може да се съди по стабилизирането на нивата в манометъра, се измерва свръхналягането Pman1. След това клапан 2 се отваря за кратко време, през което налягането в съда пада рязко до атмосферно и в същото време температурата спада. След това отново е необходимо да изчакате, докато температурата се изравни вътре и извън затворения съд (това може да се съди по стабилизацията на нивото в манометъра). Когато се установи налягането в съда, се измерва свръхналягането Pman3.

Експериментът трябва да се повтори 4 пъти, като всеки път се променя стойността на Pman1.

За всеки експеримент стойността на k се определя по формулата:

където Pman1 и Pman3 - свръхналягане в точки 1 и 3.

Стойността на k се намира като средна аритметична стойност на получените стойности на k1. Грешката при определянето се изчислява чрез отклонението на стойността на kav от известната теоретична стойност kt = 1,4 за въздуха.