Определение теплоёмкости воды

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

Определение теплоёмкости воды

Цель работы: Экспериментальное определение теплоёмкости воды при постоянном давлении в зависимости от температуры. Линейная аппроксимация зависимости теплоёмкости от температуры.

Теоретические основы

   Теплоёмкостью называют количество теплоты, необходимое для нагрева единицы на один градус. Теплоёмкость является одним из теплофизических свойств вещества и зависит от параметров его состояния (температуры и давления) и процесса подвода тепла.

Одним из методов определения теплоёмкости жидких веществ является метод прочного калориметрирования. Если к потоку воды протекающего через отрезок трубы , подвести некоторое количество тепла, температура воды возрастёт.

При установившемся режиме работы установки расход воды в единицу времени, температура на входе и выходе из крана, так же как количество подведённого тепла, сохраняются постоянными во времени. Полученные при таком режиме и постоянном давлении измерения, позволяет определить расчётным путём среднюю теплоёмкость воды.

   Установленный на  входе в трубопровод расходомер  позволяет измерить объём воды  протекающий  через него в единицу времени.

Расчётное уравнение имеет  вид:

                                     ;                                      (1)

где С – средняя объёмная теплоёмкость воды при постоянном давлении в интервале температур от t₁ до t₂ кДж/м³ град;

Q – количество тепла, подведённое к воде электронагревателем , определённое по расходу электроэнергии кДж/час; Q=3,6 W, здесь W – мощность, потребляемая  нагревателем, Т ;

3,6 – коэффициент,  перевода в Т. часа в килоджоули  кДж/вт. час;

t₂ - t₁ – разность температур воды , протекающего через нагреватель ⁰С;

V₀ – объём воды , протекающего через нагреватель , приведённый к нормальным условиям, м³/час;

для приведения объёма к нормальным условиям следует  воспользоваться уравнением идеальных  газов:

                                                 ;                                                  (2)

  где в левой части даны параметры воды  на входе в нагреватель , а в правой они же, но при нормальных условиях.

Полученное  значение объёмной теплоёмкости следует  пересчитать на массовую, воспользовавшись известным соотношением:

                                   ;                                                (3)

где С_рм – средняя массовая теплоёмкость при постоянном давлении, кДж/кг×град;

µ - масса моля, кг/моль;

22.4 – объём моля воды при нормальных условиях, м³/моль;

2 Описание экспериментальной установки

Установка состоит  из стеклянного нагревателя 2, в котором размещён электрический нагреватель 4, подводящий тепло к протекающей воде. Для тепловой изоляции от окружающей среды нагреватель помещён в теплоизоляционный корпус 3.. На входе в нагреватель вода имеет температуру окружающего воздуха. Температура выходящей из нагревателя воды измеряется датчиком температуры и снимается показания с вторичного прибора. Расход, протекающей жидкости определяется по расходомеру, установленному на трубопроводе.

                                         3 Порядок проведения опыта

Ознакомившись со схемой опытной установки, следует  заготовить журнал для записи показаний  приборов.

Включив цтиркуляционный насос, устанавливают поток воды через нагреватель, после чего включают нагреватель.

Показания приборов заносят  в журнал наблюдений через каждую минуту до установления стационарного  режима опыта. для расчёта принимают  последние значения.

 

Таблица 1  -  Журнал наблюдений

Время отсчёта  в минутах	Температура воды до и после  нагревателя?C						Мощность  нагревателя W, Вт	Q, расход воздуха		Теплоемкость,
	t, C	T,K			t2,C	T2,K		л/мин	м3/час	С, Кдж/кг*град
0
1
2
3
4
5
Расчётное значение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Министерство образования  и науки

Республики  Казахстан

Темиртауский  политехнический колледж

 

 

 

 

 

ТЕХНИЧЕСКИЙ ОТЧЕТ

Лабораторные  работы

ОПД.03.0907033.0011.ТО

 

 

 

 

 Выполнил:

                                                                                  Учащаяся группы

 ТОСТ-2011

Райник Наталья

 Преподаватель:

 Сушенцева  Г. П.

 

 

2012