Labor 4 (0)

TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL
SOOJUSTEHNIKA INSTITUUT
Praktilised tööd aines Soojustehnika
Töö nr. 4
Õhu isobaarse erisoojuse määramine
Üliõpilane: Kaisa Kaasik
Matrikkel 050841
Rühm: AAVB
Üliõpilane: Martin Külm
Matrikkel 031252
Rühm: AAVB
Üliõpilane:
Matrikkel
Rühm:
Õppejõud: Heli Lootus
Töö tehtud: 09.09.2009
Aruanne esitatud: 25.11.2009
Aruanne vastu võetud:
Katseseadme skeem
Tallinn 2009
1. Töö eesmärk
oli õhu keskmise isobaarse erisoojuse määramine kindla temperatuurivahemiku kohta kalorimeetriga
2. Töö käik:
Pärast ventilaatori käivitamist lülitasime sisse kalorimeetri kütte. Kütte reguleerisime nii, et õhu temperatuuri tõus kalorimeetris oleks umbes 5 kraadi. Kui õhukulu jäi püsivaks, kirjutasime üles kuluarvesti algnäidu. Iga minuti järel kirjutasime üles küttevõimsuse Pw, õhu rõhu kalorimeetris (p1≈100 mm H2O), õhu temperatuuri kalorimeetrist väljumisel t2 ja temperatuuri tõusu kalorimeetris Δt. Katse kestis τ=10 minutit, mille jooksul saime 5 lugemit. Katse lõpeb kuluarvesti näidu ja katse kestuse üheaegse registreerimisega.
3. Katseandmete töötlemine:
Mõõtmistulemused koondasime tabelisse 1.1
Tabel 1.1
Lugem
Pw
P1
B
Pt
Δt
Δt
t2
Gaasiarvesti näit
 
W
mmH2O
mmHG
Pa
mV
˚C
˚C
 
1
5
108
768
103459,1
0,208
5,073171
29
Katse algul:
2
5
110
768
103478,7
0,21
5,121951
29
1438,9
3
5
112
768
103498,4
0,204
4,97561
28,5
 
4
5
114
768
103518
0,198
4,829268
28,5
Katse lõpul:
5
5
114
768
103518
0,198
4,829268
28,5
1439,207
Kesk:
5
111,6
768
103488,6
0,204
4,95122
28,7
Vahe: 0,307
1
10
114
768
103518
0,229
5,585366
29,5
Katse algul:
2
10
116
768
103537,6
0,305
7,439024
31,5
1439,23
3
10
116
768
103537,6
0,348
8,487805
32,5
 
4
10
116
768
103537,6
0,372
9,073171
33,5
Katse lõpul:
5
10
116
768
103537,6
0,381
9,292683
33,5
1439,581
Kesk:
10
115,6
768
103527,8
0,327
9,292683
32,1
Vahe: 0,558
Pt=B(Pa)+p1(Pa)
Pt=B/0,0075+P1/0,10197
Δt=Δt(mV)/0,041
(tabeli arvutused tegi MS Excel)
Arvutused:
Erisoojuse leidmine hetkväärtustes:
Q=Pw*τ*0,001
Q1=5*480*0,001=2,4 kJ
Q2=10*480*0,001=4,8kJ
Õhukulu normaaltingimustel:
Vo=0,270*0,01*pt*Vt/Tt
t1=t2-Δt
t11=28,7-4,951=23,749
t12=32,1-9,293=22,807
T=t1+273,15
T1=23,749+273,15=296,9
T2=22,807+273,15=295,96
Vo1=0,270*0,01*103488,6*0,307/296,9=0,289 m³
Vo2=0,270*0,01*103527,8*0,558/295,96=0,527m³
Erisoojus :
C'pm=Q/Vo(t2-t1)
C'pm1=2,4/(0,289*4,951)=1,677 kJ/m³K
C'pm2=4,8/(0,527*9,293)=0,98 kJ/m³K
Keskmine isobaarne masserisoojus:
ρo=1,29 kg/m³
Cpm=C'pm/ρ
Cpm1=1,677/1,29=1,3 kJ/kgK
Cpm2=0,98/1,29=0,76 kJ/kgK
Seos isohoorse kJ(kgK) ja isobaarse kJ/(m³K) erisoojuse vahel (Mayeri võrrandist):
õhu gaasikonstant μ*R=8314 R=8314/28,93=0,287 kJ/(kg*K) R=0,372 kJ/(m³*K)
Cvm=Cpm-R
CVm1=1,3-0,372=0,928 kJ/(kg*K)
Cvm2=0,76-0,372=0,388 kJ/(kg*K)
C'vm=C'pm-R
C'vm1=1,677-0,372=1,305 kJ/(kg*K)
C'vm2=0,98-0,372=0,608 kJ/(kg*K)
k=Cpm/Cvm
k1=1,3/0,928=1,4
k2=0,76/0,388=1,9
4. Järeldus:
Tulemused, mis sain katseandmete töötlemisel, on üpris rahuldavad. Katsetulemused võib lugeda täpsemaks 5 vatise soojendamisvõimsuse korral, kui 10 vatise võimsusega soojendades. Ebatäpsused katseandmetes ja tulemustes tekkisid suure tõenäosusega rõhkude , B, katse kestuse ning gaasi kulu mõõtmisel.