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1、测量空气的定压比热,制 作:王宪军指导老师:王晓云,实验目的,了解气体比热测定装置的基本原理和构思。熟悉本实验中测温、测压、测热、测流量的方法。掌握由基本数据计算出比热值和比热公式的方法。分析本实验产生误差的原因及减小误差的可能途径。,实验原理引用热力学第一定律解析式，对可逆过程有：,和,定压时:,此式直接由,的定义导出，故适用于一切工质。,在没有对外界作功的气体的等压流动过程中：,则气体的定压比热容可以表示为：,kJ/kg,气体的质量流量，kg/s；,由于气体的实际定压比热是随温度的升高而增大，它是温度的复杂函数。实验表明，理想气体的比热与温度之间的函数关系甚为复杂，但总可表达为：,气体在等
2、压流动过程中的吸热量，kJ/s。,式中：,式中a、b、e等是与气体性质有关的常数。在离开室温不很远的温度范围内，空气的定压比热容与温度的关系可近似认为是线形的，假定在0-300之间，空气真实定压比热与温度之间进似地有线性关系：,则温度由,至,的过程中所需要的热量可表示为:,由,加热到,的平均定压比热容则可表示为：,若以（t1+t2）/2为横坐标，,为纵坐标（,如下图所示），则可根据不同温度范围的平均比热确定截距a和斜率b,从而得出比热随温度变化的计算,式,大气是含有水蒸气的湿空气。当湿空气气流由温度,加热到,时，其中水蒸气的吸热量可用式,下式计算：,式中：,气流中水蒸气质量，kg/s。,则干空
3、气的平均定压比热容由下式确定：,式中：,为湿空气气流的吸热量。,实验设备,1整个实验装置由风机，流量计，比热仪本体，电功率调节及测量系统共四部分组成，如图一所示。,2比热仪本体如图二所示。由内壁镀银的多层杜瓦瓶2、进口温度计1和出口温度计8（铂电阻温度计或精度较高的水银温度计）电加热器3和均流网4，绝缘垫5，旋流片6和混流网7组成。气体自进口管引入，进口温度计1测量其初始温度，离开电加热器的气体经均流网4均流均温，出口温度计8测量加热终了温度，后被引出。该比热仪可测300以下气体的定压比热。,图 二,实验方法及数据处理,1接通电源及测量仪表，选择所需的出口温 度计插入混流网的凹槽中。2摘下流量
4、计上的温度计，开动风机，调节节流阀，使流量保持在额定值附近。测出流量计出口空气的干球温度（t0）和湿球温度（tw）。3将温度计插回流量计，调节流量，使它保持在额定值附近。逐渐提高电压，使出口温度升高至预计温度可以根据下式预先估计所需电功率：W12t/。式中W为电功率（瓦）；t为进出口温度差（）；为每流过10升空气所需时间（秒）。4待出口温度稳定后（出口温度在10分钟之内无变化或有微小起伏，即可视为稳定），读出下列数据：每10升气体通过流量计所需时间（，秒）；比热仪进口温度（t1,）和出口温度（t2,）；当时大气压,6电热器消耗的功率可由电压和电流的乘积计算，但要考虑电表的内耗。如果伏特表和毫安
5、表采用图一所示的接法，则应扣除毫安表的内耗。设毫安表的内阻为RmA欧，则可得电热器单位时间放出的热量为.,7水蒸气和干空气质量流量的计算，可按理想气体处理。,力（B，毫米汞柱）和流量计出口处的表压（h，毫米水柱）；电热器的电压（V，伏）和电流（I，毫安）。5据流量计出口空气的干球温度和湿球温度，从湿空气的焓湿图查出含湿量（d，克/公斤 干空气）,并计算出水蒸汽的容积成分.,注意事项,1切勿在无空气流通过的情况下使用电加热器工作，以免引起局部过热而损坏比热仪。2电加热器输入电压不得超过220V，气体出口温度不得超过300。3加热和冷却缓慢进行，以防止温度计和比热仪本体因温度骤升骤降而破损；加热时
6、要先启动风机，再缓慢提高加热器功率，停止试验时应先切断电加热器电源，让风机继续运行10至20分钟。4实验测定时，必须确信气流和测定仪的温度状况稳定后才能读数。,实验报告,1简述实验原理和仪器构成原理。2列表给出所有原始数据记录。3列表给出实验结果（数据处理，要附有例证）。4与下述经验方程比较,其中：T为空气的绝对温度，K。,思考题,1在本实验中，如何实现绝热？2气体被加热后，要经过均流、旋流和混流后才测量气体的出口温度，为什么？简述均流网、旋流片和混流网的作用？3尽管在本实验装置中采用了良好的绝热措施，但散热是不可避免的。不难理解，在这套装置中散热主要是由于杜瓦瓶与环境的辐射造成的。你能否提供一种实验方法（仍利用现有设备）来消除散热给实验带来的误差？,放映结束,
