Определяне на съотношението на топлинните мощности на въздуха, Учител, Учител
ОБОРУДВАНЕ: инсталация, състояща се от стъклен цилиндър, манометър, компресор, хронометър.
Топлинен капацитет на веществото се нарича физическа величина, числено равна на количеството топлина, което трябва да му бъде съобщено, за да се повиши температурата на веществото с един келвин.
Топлинният капацитет на единица маса се нарича специфична топлина, а топлинният капацитет на един мол вещество се нарича моларен топлинен капацитет.
където с и С - специфичен и моларен топлинен капацитет,
- топлина, подавана към системата,
dT - промяна на температурата,
m - обща маса на материята,
- неговото молекулно тегло.
Топлинният капацитет за едно и също вещество зависи както от състоянието на агрегация, така и от условията на нагряването му.
Нагряването на веществото може да се случи както при постоянно налягане, така и при постоянен обем. Помислете за тези процеси.
а) P = const. Изобарен процес.
Първият закон на термодинамиката за един изобарен процес е:
промяна във вътрешната енергия на идеален газ:
Елементарна работа с равновесна промяна в обема, изчислена от уравнението на състоянието на газа:
От изрази (1.1), (1.2), (1.3), (1.4) получаваме за моларната топлинна мощност при постоянно налягане:
където: i е броят на градусите на свобода на газовите молекули е броят на независимите координати, които определят положението на молекулата в пространството: i = 3 за едноатомна, i = 5 за двуатомна, i = 6 за три- и многоатомни;
R = 8,31 J/mol. R - универсална газова константа.
б) V = const. Изохорен процес.
Първият закон на термодинамиката за изохорния процес
тези. цялата доставена топлина отива само за промяна на вътрешната енергия на системата. Като вземем предвид изразите (1.1) и (1.3), имаме
по този начин топлинният капацитет на идеалния газ зависи само от вида на газа (i) и от вида на процеса.
в) В инженерството, когато се анализират топлинни процеси и цикли, като правило няма нужда да се изчислява или експериментално да се определя отделно топлинният капацитет при постоянно налягане Cp и при постоянен обем Cv. Тяхното изчисляване и измерване е свързано с определени трудности (многокомпонентен газ, незначителна маса газ в сравнение с съд, който го съдържа и др.).
В много случаи е достатъчно да се знае само връзката им:
където - се нарича адиабатен показател или съотношение на Поасон.
Адиабатичният е процес, който протича без топлообмен с околната среда.
От 1 началото на термодинамиката за адиабатен процес следва:
тези. разширяващият се газ работи срещу външни сили, като намалява вътрешната си енергия.
В израз (2.7) работата се изразява чрез промяна на температурата и тъй като налягането се измерва в експеримента, ние ще променим параметрите.
От уравнението на състоянието заместваме в уравнение (2.7)
Като се има предвид, че и от израза (2.3), следва:
ОПИСАНИЕ НА МОНТАЖА И МЕТОД ЗА ИЗМЕРВАНИЯ