Описание экспериментальной установки. Общий вид установки показан на рис
Общий вид установки показан на рис. 1. Воздух прокачивается компрессором 1 через трубку 2, размещенную в теплоизолирующей оболочке 3. Измерение расхода воздуха производится по перепаду давлений на капилляре 4, который вместе с трубкой 2 образует единую проточную магистраль. Протекая через трубку, воздух нагревается электрической печью 5. Разность температур DТ на входе и на выходе трубки определяется с помощью дифференциальной термопары 6. Э.д.с. термопары e измеряется милливольтметром, подключенным к ней через разъем 7 (кнопка - “<“). Электрический нагреватель 5 питается постоянным током от блока питания, подключенным к нагревателю через соответствующий разъем 8. Напряжение на нагревателе UН измеряется вольтметром, соединенным с ним через разъем 7 (кнопка - “RA”). Ток в нагревателе определяется через, измеряемое милливольтметром, напряжение UR на образцовом сопротивлении R0 (кнопка - “RБ”):
(4)
Для измерения удельной теплоемкости сР воздуха, он прокачивается по трубке 2 с через нагреватель 5, трубка и нагреватель находятся в теплоизолирующей оболочке - сосуде Дьюара. Измеряется количество тепла, отдаваемое нагревателем воздуху в единицу времени:
, (5)
Рис. 1
|
массовый расход воздуха через трубку m/t, разность температур воздуха на выходе и входе сосуда Дьюара DТ. Величина удельной теплоемкости определяется из соотношения:
, (6)
где G – расход воздуха, ρвозд - плотность воздуха.
В данном методе измерения сР не учитываются тепловые потери калориметра, т.к. они малы по сравнению с количеством теплоты, получаемым воздухом в результате нагревания.
Порядок выполнения работы
1. Записать в лабораторный журнал данные, определяющие условия проведения эксперимента, и погрешности измерительных приборов:
Радиус капилляра rо = (0,5 ± 0,1) мм
Длина капилляра ℓ= (65,0 ± 0,5) мм
Образцовое сопротивление Rо = (0,10 ± 0,01) Ом
Коэффициент внутреннего трения воздуха
(динамическая вязкость при t=200 С) h = (18,2 ± 0,1) 10-6 Па с
Плотность воды (t=20о С) rводы = 998,2 кг/м3,
Плотность воздуха (t=20о С) r воздуха = 1,20 кг/м3,
Ускорение свободного падения g = 9,81 м/с2
Температура воздуха в лаборатории Тл = К
2. Зарисовать таблицу.
| Dh = мм | |||||||
| № | UН, В | e, мВ | UR, мВ | IН, А | Q/t, Дж/с | D Т, К |
сР, 
|
3. Соединить источник питания с экспериментальной установкой через разъём 8, милливольтметр с термопарой (кнопка –“< „).
4. Включить электропитание стенда, компрессор, вольтметр и милливольтметр. (На выходе источника питания должно отсутствовать напряжение, регулятор напряжения должен находиться в крайне левом положении).
5. Регулятором напряжения установить заданное значение UН, соответствующее номеру опыта. Включена кнопка – “RА”.
6. Включить кнопку – “< „. Наблюдать за показаниями милливольтмет-ра, измеряющего э.д.с. термопары - e, до тех пор, пока прибор не будет регистрировать постоянное значение э.д.с. (примерно через 10 мин.). Записать это значение в таблицу.
7. Измерить милливольтметром напряжение UR на образцовом сопротивлении R0, подключив его к соответствующему разъему кнопкой “RБ”. Значение напряжения занести в таблицу.
8. Пункты 5-7 повторить для следующих четырех значений напряжения на нагревателе UН.
9. Произвести отсчет разности уровней воды Dh в U-образном манометре расходомера, результат занести в таблицу.