Ćwiczenie nr 54.

Temat: Pomiar ciepła właściwego powietrza przy stałym ciśnieniu metodą kalorymetryczną.

Literatura:

1. Podręczniki uniwersyteckie z fizyki doświadczalnej (np. Sz. Szczeniowski - Fizyka doświadczalna t. 2)

2. H. Szydłowski - pracownia fizyczna.

Zagadnienia kolokwialne:

1. Kalorymetria - układanie bilansu cieplnego.

2. Pierwsza zasada termodynamiki.

3. Ciepło właściwe gazów.

Zadanie: Wyznaczyć ciepło właściwe powietrza C_p metodą kalorymetryczną.

Wykonanie ćwiczenia:

1. Przy pomocy asystenta technicznego odkręcamy pokrywę kalorymetru. Kalorymetr napełniamy wodą destylowaną o temperaturze otoczenia i o masie równej 700-800 g.(Uwaga: Przy określaniu masy wody m_w można posłużyć się menzurką). Następnie zakręcamy pokrywę, wstawiamy termometry w odpowiednie gniazda i łączymy gniazdo z silnikiem napędowym.

2. Łączymy kompresor (odkurzacz) z autotransformatorem, ustalamy wstępnie napięcie na odkurzaczu tak, by rotametr wskazywał przepływ rzędu
   1000-1200 l/h. Łączymy grzejnik powietrza z autotransformatorem ustalając napięcie na grzejniku na 70-80 V (zmierzyć woltomierzem).

Uwaga: grzejnika nie można włączać, gdy nie ma przepływu powietrza.

3. Odczekujemy aż powietrze ogrzeje się i dopiero wtedy łączymy wylot

przewodu powietrza z wężownicą kalorymetru przy pomocy śruby S.

Korygujemy napięcie na odkurzaczu, aby ustalić stałą wartość przepływu V

w przedziale 1000 - 1200 l/h. Od tego momentu rozpoczynamy pomiar

czasu przepływu τ. Włączamy silnik napędzający mieszadło. Obroty

mieszadła powinny być możliwie wolne. Zestawiony układ pomiarowy

przedstawia poniższy rysunek.

4. Odczytujemy temperatury t₁, t₂, t₃ w pięciominutowych odstępach i kontrolujemy wartość natężenia przepływu V na rotametrze R. Powietrze przepuszczamy przez wężownicę kalorymetru przez 45-60 minut. Po upływie tego czasu wyłączamy najpierw grzejnik, a potem kompresor, oraz w
   dalszym ciągu mierzymy temperaturę, aż do zrównania się wskazań termometrów T₁ i T₂. Dane doświadczalne umieszczamy w tabeli pomiarów.

mw	V	τ	t1	t2	t3	cp

5. Układamy bilans cieplny i obliczamy c_p. Przyjmujemy, że pojemność cieplna kalorymetru wynosi 280 J/K. Do obliczeń bierzemy średnie wartości temperatur t₁ i t₃.

6. Określamy błąd maksymalny c_p.

---