Исследование термодинамических циклов

• Название: Исследование термодинамических циклов
• Дата: 14.11.2020
• Размер: 1.02 Mb.
• Имя файла: Lab4.docx
• Тип: Исследование; #150403

_{МИНОБРНАУКИ РОССИИ}

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра Физики


отчет

по лабораторной работе №10

по дисциплине «Физика»

Тема: Исследование термодинамических циклов

Студент гр. 6896		Андросенко Н.В.
Преподаватель		Мыльников И.Л.

Санкт-Петербург

2017

Цель работы.

Исследование политропно-изохорно-изотермического (nVT) и

адиабатно-изохорно-изотермического (SVT) циклов.

Основные теоретические положения.























Обработка результатов эксперимента.

1. 
   а) Определение избыточных давлений Δp₁ и Δp₃ (прямые измерения):
   

Есть промахи. N = 9;





















Есть промахи. N = 9;



б) Определение показателя политропы n (перенос погрешностей.)





2. Определение параметров состояния (p, V, T) в точках 1, 2, 3, 1^*, 2^*, 3^*.



Cостояние 1 (совпадает с 1^*):

p₁ = p₂ + Δp₁ = 102600 Па

V₁ = 22.4 л = 22.4∙10^-3 м³

T₁ = 297 K


Состояние 2^*:

p₂^* = p₂ = 102100 Па

Уравнение адиабаты:



Газ двухатомный, i = 5.



Уравнение состояния:



Cостояние 3^*:

T₃^* = T₁ = 297 K

Из уравнения изотермического процесса 1-3:



Процесс 2-3 изохорический, значит V₃^* = V₂^*.

Тогда имеем



Уравнение состояния:


Состояние 2:

p₂ = 102100 Па

Уравнение политропы:



Уравнение состояния:



Cостояние 3:

p₃ = p₂ + Δp₃ = 102190 Па

T₃ = T₁ = 297 K

Уравнение состояния:



Графики циклов (начало координат сдвинуто):

nVT (n = 1,2)



SVT (γ = 1,4)



3. Расчет холодильных коэффициентов ε (вывод формул – стр. 3).

Цикл nVT (1-2-3-1):



Цикл SVT (1-2^*-3^*-1):



Так как Δp₃^* > Δp₃, .

Обратный цикл Карно (идеальная холодильная машина):

Для T₁, T₂:

Для T₁, T₂^*:

Так как T₂^* < T₂, .

Холодильные коэффициенты циклов Карно меньше, чем холодильные коэффициенты рассматриваемых циклов в силу идеальности холодильной машины Карно.

4. Определение числа молей воздуха ν в сосуде (вывод формул – стр. 3).



5. Изменение энтропии ΔS в циклах 1-2-3-1, 1-2^*-3^*-1 (вывод формул – стр. 4).

Цикл nVT (1-2-3-1):

Политропа 1-2

Изохора 2-3

Изотерма 3-1

Изменение энтропии за цикл

Цикл SVT (1-2^*-3^*-1):

Адиабата 1-2^* ΔS₁₂ = 0

Изохора 2^*-3^*

Изотерма 2^*-3^*

Изменение энтропии за цикл

Итоговые результаты:

Вычисленные величины

Избыточное давление Δp1 = (50020) Па

Избыточное давление Δp3 = (9020) Па

Избыточное давление Δp3* = 84 Па

Показатель политропы n = = (1.20.1)

Параметры состояния p, V, T
Состояние	p, Па	V, м3	T,К
1	102600	22.4∙10-3	297
2	102100	22.31∙10-3	294.46
3	102190	22.49∙10-3	297
2*	102100	22.32∙10-3	294.39
3*		22.3∙10-3	297

Изменение энтропии ΔS
Процесс	ΔS, Дж/К
1-2	15.70∙10-3
2-3	15.70∙10-3
3-1	–31.40∙10-3
1-2*	0
2*-3*	26.9∙10-3
3*-1	–26.9∙10-3

Выводы.
Выполнив лабораторную работу, мы исследовали политропно-изохорно-изотермические (nVT) и адиабатно-изохорно-изотермические (SVT) циклы. По экспериментально измеренным величинам мы определили показатель политропного процесса n, нашли холодильные коэффициенты ε для nVT- и SVT-циклов. Были построены графики nVT- и SVT-циклов. Были вычислены параметры состояния (p,V,T). Итоговые результаты были вынесены в конец работы.
Протокол

по лабораторной работе №10

по дисциплине «Физика»

Тема: Исследование термодинамических циклов
Таблица 10.1

p2, Па	V1, л	t1, °С	T1, К

Таблица 10.2

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
∆p1
∆p3

Студент гр. 6896		Андросенко Н.В.
Преподаватель		Мыльников И.Л.

Санкт-Петербург

2017

Дата: _______________