Изучение изохорного процесса.

Цель работы: экспериментально изучить изобарный процесс, рассчитать изменение функций состояния, теплоту и работу процесса.

Краткие теоретические сведения.                                                                                             Изохорным процессом называется процесс, идущий при постоянном объёме V₁= V₂ =const. Уравнение процесса  P₂ / P₁ = T₂ / T₁        (4-1)                                                                                              

Рисунок 4.1. Изохорный процесс.                                                На диаграмме Р-V изохорный процесс изображается в виде прямой, параллельной оси 0-Р Так как удельные объёмы то же одинаковы v ₂ = v ₁, то удельная работа l = 0 и уравнение 1-го закона термодинамики имеет вид: q = ∆u = с_v·(t₂ - t₁);   (4-2).                                                    Для нахождения изменения удельных (для единицы массы газа) энтальпии и энтропии можно использовать формулы                  Δ i = Δ u + v ·(P₂-P₁) (4-3)                                             ∆ s = c_v·ln(Р₂/Р₁) = c_v·ln(T₂/T₁) (4-4) (4-5) с_v =  С_v^μ /μ = (5/2) · R_μ - для двухатомного воздуха. Реализуется этот процесс с использованием тех же устройств, что и описанный выше изобарный процесс. Отличие заключается лишь в том, что в этом случае отключена гидростанция, (см. рис.1.2) шток пневмоцилиндра Ц1 неподвижен и находится в полностью выдвинутом положении. До начала исследования воздух в рабочих полостях аккумулятора АК3 и пневмоцилиндра Ц1 сжимается до давления р ₁, его температура при этом Т ₁. Затем, собственно, и начинается исследуемый процесс, в течение которого температура и давление понижаются, достигая значений Т ₂ и р ₂. В течение процесса объем и масса воздуха остаются неизменными.                                                                                                                                          Порядок выполнения работы.

 

Рисунок 4.2. Схема установки.

 

                                                                                                                   

1. Перед началом работы открыть вентиль В4 – и «стравить» давление в емкости АК3 до атмосферного давления, затем закрыть вентиль В4, проверить положение тумблера SA11 «Разрешение счета» - выключен (рычажок вниз).

2.  Включить стенд автоматическим выключателем «СЕТЬ». Через несколько секунд на индикаторах Д1 – Д4 отобразятся показания, а на служебном индикаторе «Секундомер» высветится символ «L1». Зафиксировать начальные показания датчика давления Д3 (давление в пневмоаккумуляторе АК3) и температуру с прибора «Измеритель темепературы» (согласно его руководства установить вывод на индикацию с 3-го канала измерения). Убедиться, что шток пневмоцилиндра Ц1 неподвижен и находится в полностью выдвинутом положении. Если же это условие не выполнено, то включить насос Н2 гидросистемы цилидра Ц2 тумблером SA6 «Н2» - рычажок в положение «Вкл.». С помощью гидроспределителя Р4 с ручным приводом переместить шток гидроцилиндра в направлении от пневмоцилиндра до выхода указателя на крайние метки на линейке.

3. Отключить насос Н2 рычажок тумблера SA6 «Н2» - в положение «Выкл.». Включить компрессор тумблером SA7 «К» - рычажок в положение «Вкл.» и затем установить тумблер SA4 «Р3» - рычажок в положение «Вкл.». По достижении давления в емкости АК3 0,55-0,6 МПа (но не более допустимого рабочего давления компрессора, см. руководство на компрессор) отключить тумблер SA4 «Р3» - рычажок в положение «Выкл.».

4.  Отключить компрессор тумблером SA7 «К» - рычажок в положение «Выкл.». Снять показания датчика давления Д3 и температуры воздуха в промежуток времени, когда установится максимальное значение температуры в пневмоаккумуляторе АК3. Затем через некоторое время воздух в в пневмоаккумуляторе АК3 начнет остывать и давление падать.  С заданным преподавателем интервалом по давлению либо по температуре снимать показания датчика давления Д3 и температуры воздуха в пневмоаккумуляторе АК3.

5.По окончании эксперимента вентилем В4 «стравить» воздух из емкости АК3. Отключить стенд автоматическим выключателем «СЕТЬ».

 

По результатам измерений произвести расчеты работы изохорного процесса на 1кг воздуха для 5-7 значений объема (вычислить по сумме объма пневмоаккумулятора АК3 и объему рабочей полости пневмоцилиндра Ц1. Данные занести в табл.4.1. Сделать выводы.

Таблица 4.1.                                                          

N n/n	Наименование физической величины	Номер опыта
		1	2	3	4
1	Давление начальное, Р1    кПа
2	Давление конечное, Р2 кПа
3	Температура начальная Т1, ^0К
4	Температура конечная Т2, ^0К
5	Объём воздуха V 2 = V 1, м^3
6	Масса m, кг
7	Удельная работа l , дж/кг
8	Изменение удельной внутр.энергии ∆ u, дж/кг
9	Теплота q, дж/кг
10	Теплоёмкость сv, дж/кг град
11	Изменение удельной энтальпии Δi, дж/кг
12	Изменение удельной энтропии ∆s, дж/кг град

 

Контрольные вопросы.

1. Какой процесс называется изохорным?

2. Как меняется температура при изменения давления в изохорном процессе?

3. Чему равна работа в изохорном процессе?

4. Что больше: изменение энтальпии или изменение внутренней энергии в изохорном процессе?

5. Что происходит с энтропией при возрастании давления в изохорном процессе?

Лабораторная работа № 5

  Изучение работы одноступенчатого поршневого компрессора.

Цель работы: ознакомиться с устройством, принципом действия и теплотехническими расчётами характеристик поршневого компрессора.

Приборы и оборудование: стенд, секундомер, измерители температуры (термопара с автоматическим потенциометром и стеклянный термометр)