ciepło

Wyznaczanie ciepła parowania i ciepła topnienia.

  1. Wstęp

Ćwiczenie składało się z dwóch części. Pierwsza dotyczyła wyznaczania ciepła parowania wody, a druga ciepła topnienia lodu.

  1. Wyznaczanie ciepła parowania wody

Tabela pomiarów:

mn+w m'n+w m'p t U I
[kg] [kg] [kg] [s] [V] [A]
1,4354 1,2318 0,2036 600 229 5,04

Zmierzono masę wody z kalorymetrem przed odparowywaniem wody (mn+w) oraz po odparowaniu wody (m'n+w). Następnie obliczono różnicę czyli masę odparowanej wody.

Zasilanie grzałki było włączone przez 10 minut przy napięciu wynoszącym U=266V i natężeniu I=3,5A.

Ciepło pobrane przez grzałkę:


Qg = IUt


Qg = 5, 04A • 229V • 600s = 692496J

Wartość tablicowa ciepła parowania dla wody:


$$R_{\text{tabl}} = 2257000\frac{J}{\text{kg}}$$

Ciepło rzeczywiście przeznaczone na wyparowanie wody:


Qw = Rtablmp


$$Q_{w} = 2257000\frac{J}{\text{kg}} \bullet 0,2036kg = 459525,2J$$

Sprawność procesu:


$$\eta = \frac{Q_{w}}{Q_{g}}$$


$$\eta = \frac{459525,2J}{692496J} = 66\%$$

  1. Wyznaczanie ciepła topnienia lodu

Tabela pomiarów:

mk mk+w mk+w+l mw ml T4 T1 T3
[kg] [kg] [kg] [kg] [kg] [°C] [°C] [°C]
0,0918 0,3146 0,4133 0,2228 0,0987 42,7 -20,4 5,9

Zmierzono masę pustego kalorymetru (mk), kalorymetru z wodą (mk+w) oraz kalorymetru z wodą po dorzuceniu lodu (mk+w+l). Na podstawie tych wartości obliczono masę wody (mw) oraz dorzuconego lodu (ml).

Wartości tablicowe:

ciepło właściwe lodu cl 2100
$$\frac{J}{kg \bullet K}$$
ciepło właściwe wody cw 4190
$$\frac{J}{kg \bullet K}$$
ciepło właściwe aluminium ck 900
$$\frac{J}{kg \bullet K}$$
ciepło topnienia lodu Ltabl 333700
$$\frac{J}{\text{kg}}$$

Obliczono wartość ciepła topnienia lodu na podstawie wzoru:


$$L = \frac{\left( m_{w}c_{w} + m_{k}c_{k} \right)\left( T_{4} - T_{3} \right)}{m_{l}} - c_{l}\left( T_{2} - T_{1} \right) - c_{w}\left( T_{3} - T_{2} \right)$$


$$L = \frac{\left( 0,2228kg \bullet 4190\frac{J}{kg \bullet K} + 0,0918kg \bullet 900\frac{J}{kg \bullet K} \right)\left( 42,7C - 5,9C \right)}{0,0987kg} - 2100\frac{J}{kg \bullet K}\left( 0C( - 20,4C \right) - 4190\frac{J}{kg \bullet K}\left( 5,9 - 0C \right)$$


$$L = 371991\frac{J}{\text{kg}}$$

Błąd bezwzględny:


$$L = \left| L - L_{\text{tabl}} \right| = \left| 371991\frac{J}{\text{kg}} - 333700\frac{J}{\text{kg}} \right| = 38291\frac{J}{\text{kg}}$$

Błąd względny:


$$\frac{L}{L} = \frac{38291\frac{J}{\text{kg}}}{371991\frac{J}{\text{kg}}} = 10\%$$

Wyliczono również poszczególne ciepła występujące w bilansie cieplnym:


Q1 = mlcl(T2T1) = 8844J


Q2 = mlL = 36715J


Q3 = mlcw(T3T2) = 2439J


Q4 = mwcw(T4T3) = 39855J


Q5 = mkck(T4T3) = 3521J

Niepewności pomiarowe:

Q1:


$$Q_{1} = \left| \frac{\partial Q_{1}}{\partial m_{l}} \right|m_{l} + \left| \frac{\partial Q_{1}}{\partial T_{2}} \right|T_{2} + \left| \frac{\partial Q_{1}}{\partial T_{1}} \right|T_{1}$$


Q1 = cl(T2T1)ml + mlclT1


$$Q_{1} = 2100\frac{J}{kg \bullet K}\left( 0C20,4C \right) \bullet 0,0001kg + 0,0987kg \bullet 2100\frac{J}{kg \bullet K} \bullet 0,1C$$


Q1 = 25J

Q2:


$$Q_{2} = \left| \frac{\partial Q_{2}}{\partial m_{l}} \right|m_{l} + \left| \frac{\partial Q_{2}}{\partial L} \right|L$$


Q2 = Lml + mlL


$$Q_{2} = 371991\frac{J}{\text{kg}} \bullet 0,0001kg + 0,0987kg \bullet 37900\frac{J}{\text{kg}}$$


Q2 = 3777J

Q3:


$$Q_{3} = \left| \frac{\partial Q_{3}}{\partial m_{l}} \right|m_{l} + \left| \frac{\partial Q_{3}}{\partial T_{3}} \right|T_{3}$$


Q3 = cw(T3T2)ml + mlcwT3


$$Q_{3} = 4190\frac{J}{kg \bullet K}\left( 5,9C - 0C \right) \bullet 0,0001kg + 0,0987kg \bullet 4190\frac{J}{kg \bullet K} \bullet 0,1C$$


Q3 = 44J

Q4:


$$Q_{4} = \left| \frac{\partial Q_{4}}{\partial m_{w}} \right|m_{w} + \left| \frac{\partial Q_{4}}{\partial T_{4}} \right|T_{4} + \left| \frac{\partial Q_{4}}{\partial T_{3}} \right|T_{3}$$


Q4 = cw(T4T3)mw + mwcwT4 + mwcwT3


$$Q_{4} = 4190\frac{J}{kg \bullet K}\left( 42,7C - 5,9C \right) \bullet 0,0001kg + 0,2228kg \bullet 4190\frac{J}{kg \bullet K} \bullet 0,1C \bullet 2$$


Q4 = 202J

Q5:


$$Q_{5} = \left| \frac{\partial Q_{5}}{\partial m_{k}} \right|m_{k} + \left| \frac{\partial Q_{5}}{\partial T_{4}} \right|T_{4} + \left| \frac{\partial Q_{5}}{\partial T_{3}} \right|T_{3}$$


Q5 = ck(T4T3)mk + mkckT4 + mkckT3


$$Q_{5} = 900\frac{J}{kg \bullet K}\left( 42,7C - 5,9C \right) \bullet 0,0001kg + 0,0987kg \bullet 900\frac{J}{kg \bullet K} \bullet 0,1C \bullet 2$$


Q5 = 21J

Wyniki:


$$L = 371000\frac{J}{\text{kg}} \pm 37900\frac{J}{\text{kg}}$$


Q1 = 8844J ± 25J


Q2 = 36715J ± 3777J


Q3 = 2439J ± 44J


Q4 = 39855J ± 202J


Q5 = 3521J ± 21J

Błąd bezwzględny:

ΔQ1/Q1=25J/8844J=0,3%

ΔQ2/Q2=10%

ΔQ3/Q3=1,8%

ΔQ4/Q4=0,5%

ΔQ5/Q5=0,6%

TO NIE NASZ WYKRES,NIE NASZE DANE,ZEBYS SIĘ NIE POMYLIL I TEGO NIE PRZEPISAL,WYKRES TRZEBA ZROBIC W SKALI NAJLEPIEJ PRZYJAC 1 KRATKE W ZESZYCIE JAKO 3KJ

  1. Podsumowanie

W przypadku wyznaczania ciepła parowania osiągnęliśmy sprawność na poziomie 66%. Oznacza to, że aż 34% dostarczonej energii nie zostało przeznaczone na odparowanie wody. Energia ta została oddana otoczeniu i uległa rozproszeniu.

W przypadku wyznaczania ciepła topnienia lodu otrzymaliśmy rozbieżność w stosunku do wartości tablicowej w wysokości 10%. Świadczy to o dość dokładnej metodzie pomiaru.


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Cieplolecznictwo
Ciepło i zimno
FB Cieplo
Prezentacja Ciepło I
Ciepło, cieplej, gorąco wprowadzenie do zagadnień zmian klimatu
cieplownictwo 5
Kanapka na ciepło z tuńczykiem i boczkiem
2.12 molowe ciepło właściwe, materiały, Fizyka
Ciepło topnienia - Metoda różniczki zupełnej, Sprawozdania
FIZYKOTERAPIA cieplolecznictwo
Ciepło KIAPS
Ciepło parowania
Ciepło i przemiany energii
PN B 02025 2001 Obliczanie sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynków mieszkalnych
cw5 cieplo rozp 2
Zagadnienia 2016, Energetyka AGH, SMiUE, II semestr, Ciepłownictwo, wentylacja i klimatyzacja
5.Grzejniki, pwr, Ogrzewnictwo i ciepłownictwo, Ogrzewnictwo i Ciepłownictwo

więcej podobnych podstron