POLITECHNIKA WARSZAWSKA INSTYTUT TECHNIKI CIEPLNEJ |
LABORATORIUM TERMODYNAMIKI Sprawozdanie z ćwiczenia | 5 |
---|---|---|
Zespół | ||
Nazwiska i imiona studentów |
|
|
2009/2010 | MEiL | III |
Rok ak. | Wydział | Semestr |
Temat ćwiczenia Pomiar ciepła spalania paliwa stałego za pomocą bomby kalorymetrycznej |
OPIS PRZEBIEGU ĆWICZENIA
Ćwiczenie przebiegało następująco:
Zerowanie wagi pomiarowej
Ważenie drucika: md=1,1mg=1,1∙10-6kg
Ważenie nitki: mn=11mg=1,1∙10-5kg
Ważenie tygielka: mt=5104,5mg=5,1045∙10-3kg
Zawiązanie pętelki na nitce
Wsypanie sproszkowanego węgla kamiennego do prasy
Ubijanie węgla w prasie
Ważenie ubitego węgla (brykiecika): mb=978mg=9,78∙10-4kg
Nawijanie nitki na drucik i podwieszenie brykiecika
Włożenie zawieszonego brykiecika do boby kalorymetrycznej
Podłączenie tlenu do bomby
Włożenie bomby do wody i uruchomienie mieszadła
Okres początkowy pomiaru
Początkowy okres pomiarowy trwa do wyrównania się temperatury pomiędzy bombą a kalorymetrem. Pomiar temperatury następuje co 30s. termometrem Beckmanna.
Nr. | T[C] | Nr. | T[C] | Nr. | T[C] |
---|---|---|---|---|---|
1 | 2,01 | 9 | 2,03 | 17 | 2,04 |
2 | 2,01 | 10 | 2,03 | 18 | 2,04 |
3 | 2,015 | 11 | 2,03 | 19 | 2,04 |
4 | 2,02 | 12 | 2,035 | 20 | 2,04 |
5 | 2,02 | 13 | 2,035 | 21 | 2,04 |
6 | 2,02 | 14 | 2,035 | 22 | 2,04 |
7 | 2,02 | 15 | 2,035 | 23 | 2,04 |
8 | 2,025 | 16 | 2,04 | 24 | 2,04 |
Główny okres pomiarowy
Zapłon. Pomiar temperatury co 30s. termometrem Beckmanna.
Nr. | T[C] | Nr. | T[C] | Nr. | T[C] | Nr. | T[C] | Nr. | T[C] | Nr. | T[C] |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
25 | 2,05 | 32 | 4,135 | 39 | 4,385 | 46 | 4,475 | 53 | 4,515 | 60 | 4,52 |
26 | 2,3 | 33 | 4,190 | 40 | 4,41 | 47 | 4,485 | 54 | 4,515 | 61 | 4,52 |
27 | 3,8 | 34 | 4,235 | 41 | 4,42 | 48 | 4,495 | 55 | 4,52 | 62 | 4,52 |
28 | 3,9 | 35 | 4,275 | 42 | 4,435 | 49 | 4,5 | 56 | 4,52 | 63 | 4,52 |
29 | 3,95 | 36 | 4,305 | 43 | 4,45 | 50 | 4,505 | 57 | 4,52 | 64 | 4,52 |
30 | 3,995 | 37 | 4,34 | 44 | 4,46 | 51 | 4,51 | 58 | 4,52 | 65 | 4,52 |
31 | 4,08 | 38 | 4,375 | 45 | 4,47 | 52 | 4,51 | 59 | 4,52 | 66 | 4,515 |
Układ z powrotem musi dojść do równowagi z otoczeniem. Przyjmuje się, że końcowa temperatura wynosi: tk=4,52
Ważenie tygielka z popiołem mt+p=5107,6mg=5,1045∙10-3kg
Ważenie wody: mwody=2,442kg
WYKRES
OBLICZENIA:
Pojemność cieplna kalorymetru:
C=(mwody+K)•cw
gdzie:
mwody – masa wody w naczyniu
K – wartość wodna kalorymetru, K=0,441kg
Cw – ciepło właściwe wody, cw=4,19 kJ/(kg•K)
C=(2, 442 + 0, 441)•4, 19 = 12, 08 kJ/K
Wyznaczenie przyrostu temperatury głównego okresu pomiarowego.
Δt= tk -t0
gdzie:
Δt – przyrost temperatury
t0 – temperatura początkowa okresu głównego
tk – temperatura końcowa okresu głównego
Δt=4,52-2,05=2,47
Suma poprawek na dodatkowe efekty cieplne
Σqi=Wtd•md+Wtn•mn
gdzie:
Wtd – ciepło spalania materiału drucika, Wtd=6700kJ/kg
Wtn – ciepło spalania materiału nitki, Wtn= 17400 kJ/kg
Σqi=6700000•1,1∙10-6+17400000•1,1∙10-5=198,77[J]=0,19877[kJ]
Wyliczanie ciepła spalania Wt
Wt=$\frac{\mathbf{(m}_{\mathbf{\text{wody}}}\mathbf{+ K) \bullet}\mathbf{c}_{\mathbf{w}}\mathbf{\bullet}\mathbf{\text{Δt}}\mathbf{-}\mathbf{\Sigma}\mathbf{q}_{\mathbf{i}}}{\mathbf{m}_{\mathbf{b}}}$
Korzystając z wcześniejszych obliczeń podstawimy pod wzór otrzymane wartości
Wt=$\frac{\mathbf{12,08 \bullet}\mathbf{2,47}\mathbf{-}\mathbf{0,19877}}{\mathbf{9,78 \bullet 1}\mathbf{0}^{\mathbf{- 4}}}$=30305,5521[$\frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{\text{kg}}}$]=30,306[$\frac{\mathbf{M}\mathbf{J}}{\mathbf{\text{kg}}}$]
WNIOSKI
Wynik Wt=30,306[$\frac{\mathbf{M}\mathbf{J}}{\mathbf{\text{kg}}}$] jest poprawna lecz mogły wystąpić dodatkowe straty, których nie uwzględniliśmy w obliczeniach takie jak: wymiana ciepła z otoczeniem czy fakt pracy mieszadła.