Adiabatės laipsnio rodiklio nustatymas

ŠILUMINĖS TECHNIKOS LABORATORINIS DARBAS NR. 1 ADIABATĖS LAIPSNIO RODIKLIO NUSTATYMAS Darbo užduotis: Nustatyti oro adiabatės laipsnio rodiklį. Darbo tikslas: Susipažinti su pagrindiniais termodinaminiais dujų procesais, su eksperimentine adiabatės laipsnio rodiklio nustatymo metodika, įgyti eksperimentavimo įgūdžių. Teoriniai pagrindai: Termodinamikoje pagrindiniais laikomi tokie procesai, kuriems vykstant vienas iš dujų parametrų nekinta. Pagrindiniai procesai yra: izochorinis (pastovus tūris), izobarinis (pastovus slėgis), izoterminis (pastovi temperatūra) ir adiabatinis (pastovi dujų entropija arba nevykstantys dujų šilumos mainų procesai su aplinka). Izochorinio proceso lygtis: v = const. 1 brėž.: pv koordinačių sistemoje izochorinis procesas vaizduojamas izochora – tiese, lygiagrečia ordinačių p ašiai. Proceso metu kinta dujų slėgis ir temperatūra. Izobarinio proceso lygtis: p = const. 2 brėž.: pv koordinačių sistemoje izobarinis procesas vaizduojamas izobara – tiese, lygiagrečia abscisių v ašiai. Proceso metu kinta dujų tūris ir temperatūra. Izoterminio proceso lygtis: pv = const. 3 brėž.: pv koordinačių sistemoje procesas vaizduojamas izoterma – lygiašone hiperbole. Šio proceso metu kinta dujų tūris ir slėgis. Termodinaminis procesas, kuriam vykstant nėra šilumokaitos tarp dujų ir aplinkos, vadinamas adiabatiniu. Adiabatinį procesą teoriškai galima įvykdyti inde, kurio sienelės absoliučiai nelaidžios šilumai. Praktiškai labai artimais adiabatiniam laikomi greitai vykstantys procesai. Adiabatinio proceso metu kinta visi trys dujų parametrai: slėgis, tūris ir temperatūra. 4 brėž.: pv koordinačių sistemoje adiabatinis procesas vaizduojamas adiabate – nelygiašone hiperbole. Adiabatinio proceso lygtis: pvk = const. čia k – vadinamas adiabatės laipsnio rodiklis. Teoriškai adiabatės laipsnio rodiklis lygus specifinių šilumų, esant pastoviam slėgiui ir pastoviam tūriui, santykiui. Šį laipsnio rodiklį galima nustatyti ir eksperimentiškai, matuojant oro slėgio kitimą inde. 1 brėž. 2 brėž. 3 brėž. 4 brėž. Tyrimo stendo ir darbo metodikos aprašymas: Oro adiabatės laipsnio rodikliui nustatyti naudojamas didelės talpos stiklinis balionas (1 pav.) 1. Gumine kriauše arba dumplėmis 2 lengvais judesiais į balioną pripučiamas oras. Slėgis balione, kai jame esančio oro temperatūra susivienodina su aplinkos oro temperatūra, išmatuojamas stikliniu „U“ formos manometru 3 (mm v.st.). Atidarius čiaupą 4, iš baliono 1 išleidžiamas perteklinis oras. Čiaupas 4 vėl uždaromas. Balione likęs oras išsiplečia (procesas 1-2, žr. 2 pav.). 1 pav. Tyrimo stendo principinė schema Toks išsiplėtimas laikomas adiabatiniu, nes šilumos mainai su aplinka praktiškai nespėja įvykti. Plėtimosi metu slėgis balione susilygina su aplinkos oro slėgiu, o temperatūra balione krinta. Uždarius čiaupą 4, balione esantis oras nuo aplinkos šyla, kyla jo slėgis ir temperatūra (procesas 2-3, žr. 2 pav.). Šis pašilimas vyksta, esant pastoviam tūriui, t.y. izochoriškai. Po am tikro laiko balione esančio oro temperatūra susilygina su aplinkos oro temperatūra. Bandymų metu kriaušė 2 nuo baliono 1 po jo pripūtimo atjungiama trieigiu čiaupu 5. Slėgiai būdinguose taškuose (2 pav.) yra lygūs: 1. p1 = p0 + h1 mm v. st.; 2. p2 = p0 mm v. st.; 3. p3 = p0 + h3 mm v. st.; kur: p0 – aplinkos slėgis pagal barometrą, h1 ir h3 – manometro parodymai. 2 pav. Tačiau taškuose 1 ir 3 oras turi tą pačią temperatūrą, tai procesą tarp šių taškų galima laikyti izoterminiu. Todėl T1 = T3 = T0 kur T0 – aplinkos oro temperatūra. Be to: T2 v1 Adiabatės laipsnio rodiklis k apskaičiuojamas iš adiabatės ir izotermos lydčių. Pagal adiabatės lygtį: p1v1k = p2v2k Slėgių santykis p1/p2 = (v2/v1)k Pagal izotermos lygtį: p1v1 = p3v3 p1/p3 = v3/v1 Kadangi v3 = v2 ir p2 = p0 tai p1/p0 = (p1/p3)k k = (lg p1/p0) / (lg p1/p3) = (lg p0/p1) / (lg p3/p1) Paskutinėje formulėje slėgiai yra absoliutiniai, todėl būtina žinoti aplinkos slėgį p0 pagal barometro parodymą. Tačiau ši formulė gali būti supaprastinta, absoliutinius slėgius išreiškiant per h: p0 = p1 – h1 p3 = p1 – h1 + h3 k = (lg p0/p1) / (lg p3/p1) = (ln (p1 – h1)/p1) / (ln (p1 – h1 + h3)/p1) = ln (1 – (h1/p1)) / ln (1 – (h1 –h3)/ p1)) h1

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!