Методика визначення питомого об’єму газу

Питомий об’єм газу визначають за допомогою експериментальної установки (рис.1.1), основними частинами якої є скляна посудина 1 і вмонтована в ній трубка 2, з'єднані між собою круговою скляною перемичкою 3. У порожнину 4 засмоктується випробуваний газ через трубку 5, або витискається з цієї порожнини, витiкаючи через дуже малий отвір 6.

Порожнина 7 за допомогою посудини 10 заповнюється водою до граничного рівня, обмеженого патрубком 8. При цьому створюється тиск стовпа рідини, що витискає відповідний об’єм газу з порожнини 4 через отвір 6 від нижньої позначки рівня газу до верхньої. Час виштовхування цього об’єму фіксується секундоміром. На кінці трубки 5 маємо триходовий кран 9, який з'єднує її з джерелом газу або атмосферою.

 

 

Рис. 1.1. Схема експериментальної установки для визначення питомого об¢єму газів

 

В цій роботі проводять досліди з атмосферним повітрям і газом, питомий об’єм якого треба визначити.

Спостерігаючи за підвищенням рівня води в порожнині 4, вмикають секундомір у момент, коли рівень досягне нижньої позначки 11. Регулюючи положення посудини 10, не допускають зниження рівня води в порожнинi 7 нижче граничного. У момент, коли рівень води в порожнині 4 досягне верхньої позначки, вимикають секундомір. Дослід повторюють 3 рази.

За допомогою триходового крана з’єднують порожнину 4 із джерелом газу 12, повторюють перераховані операції 3 рази. Результати заносять в журнал спостережень (табл. 1.1).

 

 

Обробка результатів досліду

Питомий об’єм атмосферного повітря при дійсних умовах визначають за формулою:

n₁ = n_1н, м³/кг, (1.6)

 

де Т - дійсна температура повітря, К;

Р_н - тиск при нормальних умовах, дорівнює 1,013×10⁵ Па;

Т_н - нормальна температура, значення якої дорівнює 273К;

Р - дійсний тиск навколишнього повітря (барометричний), Па;

n_1н- питомий об’єм повітря при нормальних умовах (вологістю повітря нехтуємо), рівний 0,775 м³/кг.

Питомий об’єм газу при дійсних умов розраховують за формулою (1.6).

Знаючи питомий об’єм газу за дійсних умов n₂, визначають його питомий об’єм при нормальних умовах:

n_2н= n₂ , м /кг.

Густина за нормальних умов (н.у.), кг/м : r2_н = 1 / n_2н.

Дані заносять у журнал спостережень.(табл. 1.1.).

Таблиця 1.1.

Журнал спостережень

 

№ дос-іду	Тиск повітря і газу (барометричний) Р, Па	Температура повітря і газу t,°C	Час витікання, t1, с	Питомий об’єм дійсний n1, м^з/ кг	Час витікання, t2, с	Питомий об’єм, м^з/кг	Густина за н.у., r2н
дійсний	за н.у.

 

Контрольні питання

1. Якими рівняннями зв'язані параметри стану для ідеального і реального газів?

2. Як визначається питомий об’єм суміші газів?

3. Запишіть формули для визначення абсолютного тиску: якщо відомий Р_надл. і Р_вак?

4. Як обчислити об’єм газу при нормальних умовах, якщо відомі його параметри за дійсних умов?

5. Як улаштована і працює експериментальна установка?

Лабораторна робота №2

ВИМІР ТЕПЛОЄМНОСТІ ПОВІТРЯ

У роботі методом проточного калориметрування визначають середню масову теплоємнiсть повітря при постійному тиску. Контроль параметрів для визначення теплоємності роблять у сталому режимі, тобто при постійних витратах повітря, його температурі на вході і виході з калориметру, кількості потужності, яку пiдводять до калориметра.

 

Опис установки

Установка для визначення теплоємності складається з проточного калориметра 1, у якому розміщений електричний нагрівач 2, що підводить теплоту до повітря, яке проходить через калориметр (рис. 2.1). Для теплової ізоляції від навколишнього середовища калориметр оточений оболонкою 3.

Повітря з простору між калориметром і оболонкою вилучено для зменшення втрат у навколишнє середовище. Температуру на вході і виході із калориметра вимірюють хромель-капелевими термопарами 4 і 5, які перемикачем 6 можуть по черзі підключатися до пірометричного мілівольтметра 7. Для виміру витрат повітря, яке проходить через калориметр, на вхідному патрубку встановлена діафрагма 8. Перепад тиску на діафрагмі вимірюють за допомогою дифманометра 9, електричний сигнал з якого передається на міліамперметр 10. Більшій швидкості потоку повітря через калориметр відповідає більший перепад тиску на діафрагмі. Градуювання приладу 10 виконане для температури повітря 18-20°С. Повiтря з приміщення просмоктується через калориметр вакуум-насосом, для регулювання витрат повітря через калориметр служить кран 11. Величину струму, яке підводиться до нагрівача калориметра, регулюють автотрансформатором 12, контроль сили струму і напруги виконується цифровим комбінованим приладом 13.

 

Порядок виконання роботи

1. Автоматичний вимикач на лівій стійці столу перевести у верхнє положення (загоряється сигнальна лампа "Мережа").

2. Увімкнути вакуум-насос.

3. Увімкнути блок витратоміра і, регулюючи краном 11, встановити потрібні витрати повітря через калориметр за показниками приладу 10.

4. Увімкнути кнопку "нагрів", поворотом ручки автотрансформатора 12 встановити напругу нагрівання спіралi по цифровому приладу 13 і визначити силу струму.

5. Увімкнути блок контролю температури і через 2-3 хвилини виміряти температуру повітря на вході і виході калориметра, перемикачем "Контроль точок" по черзі підключаючи до приладу 7 відповідні термопари 4 і 5.

6. За барометром визначити атмосферний тиск Р.

7. Виконати аналогічні виміри при інших витратах повітря через калориметр (2-3 досліди). Експериментальні дані заносять в табл. 2.1.