AKADEMIA TECHNICZNO-ROLNICZA W BYDGOSZCZY WYDZIAŁ MECHANICZNY
LABORATORIUM: fizyki
Ćwiczenie nr 20 Temat: Wyznaczanie stosunku cp /cv dla powietrza metodą Clementa-Desormesa
Imię i nazwisko: Sebastian Kęciński Studium inż. Semestr III Grupa D

Tabela pomiarowa:

Część teoretyczna:

Ciepło jest to ilość energii nergia jaką układ o wyższej temperaturze przekazuje znajdującemu się z nim w kontakcie cieplnym układowi o niższej temperaturze w procesie dochodzenia obu układów do równowagi cieplnej.

Ilość ciepła Q jaką należy dostarczyć układowi aby jego temperatura wzrosła od temperatury początkowej t_o do temperatury końcowej t_i , zależy od tego w jakich warunkach przebiega proces wymiany cieplnej.

Ilościowe prawa wymiany ciepła :

1. Ilość ciepła Q, jaką trzeba dostarczyć układowi jednorodnemu, aby jego temperatura wzrosła od t_o < t_i jest proporcjonalna do masy układu i różnicy temperatur

Q = cm ( t_i - t_o )

2. Ilość ciepła jaką oddaje układ jednorodny przy obniżeniu temperatury od t_i < t_o jest równa:

Q = cm ( t_o - t_i )

Współczynnik proporcjonalności „C” w obu wzorach jest identyczny. Zależy od rodzaju oraz warunków w jakich zachodzi wymiana ciepła (p = const , czy V = const ). Współczynnik ten nazywamy ciepłem właściwym , jest on liczbowo równy ilości ciepła potrzebnej do ogrzania jednostki masy o 1⁰C ( lub 1K ). Dokładne pomiary wykazują , że ciepło właściwe nie jest w rzeczywistości stałe , lecz jest funkcją temperatury . Tym samym liniowe związki między ciepłem , a różnicą temperatur ( 1 i 2) są przybliżeniem , które można stosować tylko przy niezbyt dużych różnicach temperatur. Inaczej mówiąc ciepło właściwe o danej temperaturze przyjmuje postać :

lub ciepło właściwe średnie :

Ciepło właściwe liczbowo jest równe ilości ciepła potrzebnego do ogrzania 1kg substancji o 1K.

Ciepło właściwe zależy od sposobu ogrzewania ciała. W szczególności inne jest ciepło właściwe przy ogrzewaniu ciała pod stałym ciśnieniem c_p, inne przy stałej objętości c_v, przy czym zawsze c_p > c_v ( dla tego samego ciała ). Zachodzi ogólny związek ( dla wszystkich ciał ) między ciepłami właściwymi przy stałym ciśnieniu i stałej objętości:

c_p - c_v = T ² / ρ

gdzie:

T - temperatura,

 - współczynnik rozszerzalności cieplnej,

ρ -gęstość ciała

 - współczynnik ściśliwości.

Dla gazu doskonałego odpowiednia różnica ciepeł molowych jest równa uniwersalnej stałej gazowej R, dla cieczy i ciał stałych różnica ta jest tak niewielka, że zwykle się jej nie uwzględnia.

Jednym ze sposobów wyznaczania ciepła właściwego jest wyznaczanie tego ciepła za pomocą elektrokalorymetrii.

Zasada działania elektrokalorymetru opiera się na procesie zmiany pracy prądu elektrycznego na energię zgodnie z prawem Joule'a.

Wzór na ciepło wydzielone podczas przepływu prądu :

Q₁=UIt [J]

Wydzielone ciepło przekazane zostanie cieczy oraz naczyniu kalorymetrycznemu o pojemności cieplnej c_k . Zaobserwujemy wzrost temperatury od początkowej t₁ do końcowej t₂. Ciepło pochłonięte wyrażone jest wzorem :

Q₂=[(m_c+k - m_k)c + m_kc_k](t₂-t₁)

gdzie:

m_c+k - m_k - masa cieczy badanej

c - jej ciepło właściwe

m_k - masa naczynia kalorymetrycznego

c_k -jego pojemność cieplna

Q₁=Q₂

UIT=[(m_c+k - m_k) + m_kc_k](t₂-t₁)

UIT=c(m_c+k - m_k)(t₂-t₁) + m_kc_k(t₂-t₁)

c(m_c+k - m_k)(t₂-t₁) = UIT - m_kc_k(t₂-t₁)

---