空氣比定壓熱容的測定

氣比定壓熱容的測定一、實驗目的(1)了解比熱容測定裝置的設(shè)備組成及各設(shè)備的作用，掌握比熱容測定方法。(2)掌握本實驗中的溫度、壓力、流量、熱量等的測定方法。(3)掌握計算比熱值和求得比熱容公式的方法，并計算空氣的比定壓熱容。(4)列表示平均比熱容與溫度的關(guān)系，并用方程表示。二、實驗原理實驗臺通過在定壓條件下加熱空氣，根據(jù)空氣溫度的變化和流量的大小測出空氣的定壓比熱容，即根據(jù)確定，式中：為氣體的質(zhì)量流量，kg/s；為氣體在等壓流動過程中的吸熱量，kJ/s。在距室溫不很遠的溫度范圍內(nèi)，空氣的比定壓熱容與溫度的關(guān)系可近似認為是線性的，即可近似表示為，由加熱到的平均比熱容為，因此，若以為橫坐標，為縱坐標，則可根據(jù)不同溫度范圍內(nèi)的平均比熱容確定截距和斜率，從而得出比熱容隨溫度變化的近似關(guān)系式?？諝庵兴魵馊莘e成分的確定。大氣是含有水蒸氣的濕空氣，當濕空氣的溫度由加熱到時，根據(jù)布置在流量計出口的干濕球溫度計讀數(shù)、，從干濕球溫度計的濕度表中查的空氣的相對濕度，再由和干球溫度從濕空氣的焓濕圖查出含濕量，則可用下式計算出空氣中水蒸氣的容積成分（也稱為體積分數(shù)）式中：為含濕量，（水蒸氣）/（干空氣）。濕空氣的吸熱量的確定。當比熱議出口空氣溫度穩(wěn)定時，濕空氣吸收的熱量即為電熱器消耗的電功率。功率的測定方法有兩種，一種是根據(jù)測量的電壓和電流計算；另一種由功率表直接測量。吸熱量的單位為kJ/s。干空氣質(zhì)量流量m的確定式中：為當?shù)氐拇髿鈮毫?，Pa；為干空氣的壓力，Pa；為干空氣的體積，m3；為干空氣的氣體常數(shù)，；為流量計出口處的表壓力，mmH2O；為流量計出口處的溫度，℃；為每10L氣體通過流量計所需的時間，s。水蒸氣質(zhì)量流量m的確定式中：為當?shù)氐拇髿鈮毫?，Pa；為水蒸氣的體積，m3；為水蒸氣的氣體常數(shù)，J/(kgK)。水蒸氣吸熱量的確定（kJ/s）式中：、為氣體流經(jīng)比熱儀主體的進、出口溫度，℃。干空氣的比定壓熱容計算式中：為干空氣的熱流量，kJ/s。由以上計算過程可以看出，要計算干空氣的比定壓熱容，需要測定的相關(guān)量分別是。實驗裝置及其規(guī)范實驗裝置由風機、濕式氣體流量計（含溫度計、U行壓差計）、比熱儀主體、電功率調(diào)節(jié)及測量系統(tǒng)等四部分組成，如圖1所示。附屬測量儀表有大氣壓力表、干濕球溫度計、秒表，圖2為比熱儀主體結(jié)構(gòu)示意圖。圖1比定壓熱容實驗裝置圖2比熱儀主體實驗時，被測空氣（也可是其他氣體）有風機經(jīng)流量計送進比熱儀主體，經(jīng)加熱、均流、旋流、混流后流出。氣體流量有節(jié)流閥控制，氣體出口溫度由輸入電加熱器的功率來調(diào)節(jié)。該比熱儀可測300度以下氣體的定壓比熱容。規(guī)范:（1)切勿在無氣流通過的情況下將加熱器投入工作，以免引起局部過熱而損壞比熱儀主體。(2)輸入加熱器的電壓不得超過200V，氣體出口最高溫度不得超過200℃。(3)加熱和冷卻要緩慢進行，防止比熱儀主體因為溫度驟變而破裂。(4)測度表壓力時，因液面上下波動，應讀取其平均值。(5)不許隨意調(diào)整數(shù)控溫度表的溫度設(shè)定值。(6)不要在靠近風機處方紙屑，以免將紙屑吸入系統(tǒng)或堵塞管道。(7)試驗結(jié)束后，應先關(guān)加熱器，等降至30℃左右再停風機，最后關(guān)掉總電源。四、實驗步驟（1）檢查調(diào)壓器的輸出電壓是否在零位狀態(tài)，不再時，調(diào)至零位狀態(tài)。加熱器和風機開關(guān)全部出于關(guān)閉狀態(tài)（向下），節(jié)流閥全開。（2）接通總電源，啟動風機，摘下流量計出口溫度計活塞，調(diào)節(jié)節(jié)流閥直至流量達到儀器上標注的額定值附近。流出的空氣流吹過干濕球溫度計的濕紗布表面，直至濕球溫度計的讀值恒定不變，記錄濕球溫度。（3）將溫度計活塞插回流量計，調(diào)大流量，使它仍保持在額定值附近。當指針轉(zhuǎn)動均勻時，用秒表測量流過流量計10L空氣所需時間。打開加熱器開關(guān)，逐漸提高加熱器功率，使出口溫度升高至預計溫度（最高不超過200℃）?？筛鶕?jù)式預先估計所需功率，式中：為電功率，W；為進出口溫度差，℃；為每流過10L空氣所需時間，s。（4）帶出口溫度穩(wěn)定后（出口溫度在10min之內(nèi)無變化或有微小起伏，即可視為穩(wěn)定），讀出并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，填入數(shù)據(jù)記錄表中。（5）改變加熱器功率使出口溫度發(fā)生變化，帶出口溫度穩(wěn)定后，再讀取數(shù)據(jù)，如此重復不少于3次，以便進行數(shù)據(jù)整理及誤差分析。（6）測試結(jié)束后，將調(diào)壓旋鈕旋至輸出