ÕHU ISOBAARSE ERISOOJUSE MÄÄRAMINE (0)

Tallinna Tehnikaülikool
Soojustehnika instituut
Praktilised tööd aines Soojustehnika
Töö nr 4
ÕHU ISOBAARSE ERISOOJUSE MÄÄRAMINE
Üliõpilane
Raimond Vaba
Andres Raag
Oliver Saare
Kood
112419
134882
164034
Rühm
AAAB-31
Õppejõud Heli Lootus
Töö tehtud 01.09.2014
Esitatud
Arvestatud
Joonis 1.1 Õhu erisoojuse määramise seadme skeem:
1 – ventilaator ; 2 – gaasikulumõõtur; 3 – manomeeter ; 4 – termomeeter; 5 – kalorimeeter ; 6 – klaasümbris; 7 – küttekeha;
8 – termopaarid; 9 – millivoltmeeter; 10 – vattmeeter; 11 – autotrafo
Töö eesmärk
Õhu keskmise isobaarse erisoojuse määramine kindla temperatuurivahemiku kohta kalorimeetermeetotiga
Tööks vajalikud vahendid

Kõrgrõhuventilaator

Läbivoolukalorimeeter

Manomeeter

Gaasikuluarvesti

Vask-konstantaantermopaarid (nende gradueerimistabelid)

Millivoltmeeter

Vattmeeter

Elavhõbetermomeeter

Autotrafo

Ajamõõtur (stopper)
Töö käik
Käivitatakse ventilaator ja lülitatakse sisse kalorimeetri küte võimsusega 10-20 W. Küte reguleeritakse nii, et õhu temperatuuri tõus kalorimeetris oleks umbes 5 kraadi. Mõne ajapärast saabub kalorimeetris termiline tasakaal ja õhukulu jääb püsivaks. Kirjutatakse üles kuluarvesti algnäit, sellest hetkest algab ka katse. Iga minuti järel kirutatakse tabelisse
Küttevõimsus Pw
Õhu rõhk kalorimeetris p1
Õhu temperatuur kalorimeetrist väljumisel t2 ja temperatuuri tõus kalorimeetris ∆t
Katse kestvus on 12 minutit, mille jooksul tehakse 6 mõõtmiste lugemit. Katse lõppeb kuluarvesti näidu ja katse kestuse üheagse registreerimisega . Katset korratakse 2 korda erineva küttevoolu võimsusega, mille tõttu on temperatuuri tõus kalorimeetris iga kord erinev.
Katseandmete töötlemine
B – õhurõhk teisendatuna paskalitek
B= 133,32*767= 102,26 kPa
- õhurõhk kalorimeetris teisendatuna paskaliteks
1) P1 = 109.67*9,806648= 1075,50 Pa
2) P1 = 105,33*9,806648= 1032,93 Pa
- töörõhk kalorimeetris Pa
Pt = B(Pa) + p1(Pa)
1) Pt = 102260 + 1075,5 = 103335 Pa
2) Pt = 102260 + 1032,93 = 103292,93 Pa
Erisoojuse leidmine keskväärtuses
Katse kestvus 12minutit= 720 s
1)Q1 = 5,025 * 600 * 10-3 = 3,015 kJ
2)Q2 = 9,96* 720 * 10-3 = 5,976 kJ
∆t- temperatuuride vahe millivoltmeetritest kraadideks
1)∆t(C◦) = = 3,36◦C (tabel lisa 4)
2) )∆t(C◦) = = 6,24◦C
Õhu temperatuur sisenemisel kalorimeetrisse
1) t1 = t2-∆t
1) t1 = 28,38 – 3,36 = 25,02◦C 1) Tt = t1 + 273,15 = 25,02 + 273,15 = 298,17 K
2) t1 = 33,22 – 6,24 = 26,98◦C 2) Tt = 26,98 + 273,15 = 300,13 K
Õhukulu normaaltingimustel
V0 = 0,270 * 10-2
1)V0 = 0,270 * 10-2 *(107550*0,436/298,17)= 0,425 m3
2) V0 = 0,270 * 10-2 *(103293*0,427/300,13)= 0,397 m3
Määratav erisoojus
1)C’pm = 3,015/ (0,425*3,36)= 2,11
2) C’pm = 5,796/ (0,397*6,24)= 2,34
Keskmine isobaarne masserisoojus
Õhu tihedus normaaltingimustel ρ0 = µ / 22,4
õhu moolmass µ = 28,93
1) cpm = c`pm /ρ0 = (2,11*22,4)/28,93 = 1,63 1,45
2) cpm = c`pm/ρ0 = (2,34*22,4)/28,93 = 1,81 1,55
Seos isohoorse ja isobaarse erisoojuse vahel (Mayeri võrrandist) -õhu gaasikonstant µ * R = 8314, R = 8314/28,93 = 287,38 = 0,287 ; R=0,372
Cvm = cpm-R
1) Cvm = 1,63-0,287 = 1,343
2) Cvm = 1,81-0,287 = 1,553
1) C’vm = c’pm-R = 2,11 - 0,372 = 1,738
2) C’vm = c’pm-R = 2,34 - 0,372 = 1,968
1) k = cpm/cvm = 1,63/1,343 = 1,21
2) k = cpm/cvm = 1,81 /1,553 = 1,17
Õhu keskmine isobaarne erisoojus tabeli järgi
C’pm = 2,49
Tabel 1.1
Katse
lugem
PW
W
P1
mmH2O
B
mmHg
P1
Pa
∆t
mV
∆t
◦C
T2
◦C
Gaasiarvesti
näit
1
1
4,96
106
767
103300
0,144
28
Katse algul
1,580m3
2
4,97
110
767
103300
0,139
28,1
3
5,06
110
767
103380
0,134
28,2
4
5,02
110
767
103380
0,135
28,5
Katse lõpul
2,016m3
5
5,07
111
767
103348
0,137
28,7
6
5,07
111
767
103348
0,137
28,8
Kesk.
5,025
109,67
767
103343
0,1377
3,36
28,38
vahe
0,436m3
Katse
lugem
PW
W
P1
mmH2O
B
mmHg
P1
Pa
∆t
mV
∆t
◦C
T2
◦C
Gaasiarvesti
näit
2
1
9,9
106
767
0,207
31,3
Katse algul
2,147m3
2
9,87
106
767
0,245
32,0
3
9,98
105
767
0,263
33,5
4
10,03
105
767
0,274
34
Katse lõpul
2,574m3
5
9,98
105
767
0,279
34,2
6
9,99
105
767
0,270
34,3
Kesk.
9,96
105,33
767
103293
0,256
6,24
33,22
vahe
0,427m3
Järeldus
Katseandmete töötlusega võib rahule jääda. 10 vatise soojendamisvõimsuse korral tuli õhu keskmine isobaarne erisoojus sarnasem tabeli omaga .
5 vatise võimsuse korral tekkis mõningane ebakõla , mis oli ilmselt tingitud eksimustest. Katseandmete ja tulemuste ebatäpsused tekkisid ilmselt rõhkude p1, B, katse kestuse ning gaasi kulu mõõtmisel.