ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
1. Определение мощности потерь W ¢ и КПД нагревателя.
При включенном нагревателе:
(W0 - <W ¢ >) t1= (C + Сч)(Т2 - Т ι), (8)
где С - теплоемкость 1 л. воды.
Сч - теплоемкость чайника.
При остывании:
W ' t2 = (C + Cч) (T2 - T3). ( 9)
При этом можно принять, что средняя мощность потерь <W> равна половине мощности потерь W, наблюдаемой при остывании чайника, нагретого до максимальной температуры:
<W ¢ > = W ¢ / 2.
Тогда из (8) и (9) найдем:
(10)
Вычисляем КПД по формуле (7).
Определение теплоемкости воды.
При заливании в горячий чайник холодной воды согласно уравнению теплового баланса:
С(Тб-Т5) =Сч(Т4 –Т6). (11)
Решая совместно (9) и (11) получаем выражение для расчета теплоемкости воды.
(12)
Удельная теплоемкость есть отношение:
с = С /т .
Однако взятый для опыта 1 л воды имеет массу m = 1 кг, поэтому найденная в (12) величина есть удельная теплоемкость воды.
Определение коэффициента объемного расширения воды.
При кипении часть жидкости испаряется. Долю испарившейся жидкости легко найти вычитанием объема оставшейся жидкости V1 из исходного объема Vо :
M = r (Vo - V1), (13)
где r= 1 кг/л - плотность воды при комнатной температуре. M - масса испарившейся воды.
|
|
|
Однако в процессе нагревания происходит тепловое расширение жидкости, характеризующееся коэффициентом объемного расширения β. Его можно вычислить, используя данные п.4 (см."Выполнение работы"):
(14)
Вcледствие расширения фактически измеряемый объем V3 несколько больше V1. Используя β найдем приведенный к температуре Т 1 объем V1 воды, оставшейся в чайнике после выкипания:
(15)
Определение удельной теплоты парообразования.
Для определения l применяем формулу (3), учитывая, что количество теплоты, идущее на парообразование равно
Q = (Wo - <W>) t3 ,
где M - масса испарившейся воды, согласно (13) и (15) она равна:
Результаты вычислений занесите в таблицу 2.
Таблица 2
| Wo | W | η | С | β | V1 | M | l |
Сравните С и λ со справочными данными. Опыт получится несколько громоздким, многоступенчатым, однако здесь мы имеем важный пример многофакторного эксперимента, в котором для определения требуемой величины приходится устранить ряд помех и учесть побочные явления, как это и бывает в реальной жизни.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Объясните механизм теплообмена с точки зрения молекулярно-кинетической теории.
|
|
|
2. Дайте определение удельной теплоемкости, удельной теплоты парообразования; объясните, от чего зависят эти величины.
3. Объясните механизм теплового расширения, выведите соотношение
для коэффициента объемного теплового расширения β.
4. Дайте определение КПД нагревателя. Как в данной работе
определяется мощность потерь?
5. Выведите рабочие формулы (12) и (15).
ЛИТЕРАТУРА
[I] §§ 18, 111- 113, 117;
[3] стр. 229-230;
[6] §§ 121-126;
[II] стр. 266-269.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2-07
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 153; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!