Главная страница
Навигация по странице:

  • Цель работы

  • Краткое теоретическое содержание

  • Результаты измерений

  • Окончательный результат

    		•

    отчёт исследование эффекта джоуля -томсона при адиабатическом истечении газа. отчёт печать 12 печать 2. Лабораторная работа 12 Исследование эффекта ДжоуляТомсона при адиабатическом истечении газа


    Скачать 394 Kb.
    НазваниеЛабораторная работа 12 Исследование эффекта ДжоуляТомсона при адиабатическом истечении газа
    Анкоротчёт исследование эффекта джоуля -томсона при адиабатическом истечении газа
    Дата26.12.2022
    Размер394 Kb.
    Формат файлаdoc
    Имя файлаотчёт печать 12 печать 2.doc
    ТипЛабораторная работа
    #864008


    ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ



    МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

    федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

    «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСТИТЕТ»

    Кафедра общей и технической физики

    Отчёт

    Лабораторная работа №12

    Исследование эффекта Джоуля-Томсона при адиабатическом истечении газа

    Выполнил:

    Студент группы
    ПМК-22









    Воронова М. С.




    (шифр группы)



    (подпись)



    (ФИО)







    Проверил:


















    (должность)



    (подпись)



    (ФИО)








    Санкт-Петербург 2022 г.
    Цель работы:

    1) определение изменения температуры углекислого газа при протекании через малопроницаемую перегородку при разных начальных значениях давления и температуры;

    2) вычисление по результатам опытов коэффициентов Ван-дер-Ваальса "a" и "b".

    Краткое теоретическое содержание:

    Явление, изучаемое в работе: Эффект Джоуля-Томсона при адиабатическом истечении углекислого газа.

    Основные определения физических величин, явлений, процессов:

    Адиабатическое расширение – расширение газа без теплообмена с окружающей средой.

    Идеальный газ – модель газа, в которой пренебрегаются размеры молекул по сравнению с расстоянием между ними, т.е. молекулы рассматриваются как материальные точки, также пренебрегаются силы взаимодействия между молекулами (за исключением моментов столкновения). Обычные газы при невысоких давлениях можно рассматривать, как идеальные.

    Теплообмен – физический процесс передачи тепловой энергии от более горячего тела к более холодному либо непосредственно (при контакте), либо через разделяющую (тела или среды) перегородку из какого-либо материала.

    Законы и соотношения, лежащие в основе лабораторной работы:

    Первый закон термодинамики – теплота, сообщаемая системе, расходуется на изменение внутренней энергии системы и на совершение системой работы против внешних сил.

    Q=∆U+A

    Где, Q – количество теплоты (Дж);

    U – внутренняя энергия (Дж);

    A – работы (Дж)

    Уравнение Менделеева-Клапейрона (идеального газа) – формула, устанавливающая зависимость между давлением, молярным объёмом и абсолютной температурой идеального газа, имеющая вид:



    Где, P – давление (Па);

    V – объём (м3);

    R – универсальная газовая постоянная, R=8,31 Дж/(моль∙К);

    T – температура (К)

    Уравнение Ван-дер-Ваальса (реального газа) – формула, устанавливающая зависимость между давлением, молярным объёмом и абсолютной температурой реального газа при помощи коэффициентов Ван-дер-Ваальса, имеющая вид:



    Поправка a (в формуле ) – поправка, учитывающая силы притяжения между молекулами (давление на стенку уменьшается, т.к. есть силы, втягивающие молекулы приграничного слоя внутрь).

    Поправка b — поправка, учитывающая силы отталкивания (из общего объёма вычитается объём, занимаемый молекулами).

    Схема установки:



    1-трубка с пористой перегородкой (2); 4-дифференциальная термопара; 6-индикатор; 7-пульт; 7а- индикатор пульта; 8-термостатический объём; 9-змеевик; 10-кран; 11-манометр; 12-редуктор; 13 блок.

    Исходные данные:

    – атмосферное давление, = 1 атм = Па;

    R - универсальная газовая постоянная, R=8,31;

    - теплоёмкость при постоянном давлении, = 41 .

    Табличные значения:





    Основные расчётные формулы:

    Коэффициент Джоуля-Томсона:

    , где

    коэффициент Джоуля -Томсона, = ;

    - разность температур, = ;

    - постоянная Ван-дер-Ваальса, = ;

    - универсальная газовая постоянная, R=8,314 ;

    - температура газа, = К;

    - постоянная Ван-дер-Ваальса, = ;

    - теплоёмкость при постоянном давлении, = 41 .

    Температура инверсии:

    , где

    - температура инверсии, = .

    Температура критическая:



    Формулы косвенных погрешностей:

    Абсолютная погрешность измерений коэффициента Джоуля-Томсона:

    , где

    приборная погрешность барометра, = Па;

    результат изменения температур, = К;

    результат изменения давлений, = Па;

    коэффициент Джоуля -Томсона, = .

    Абсолютная погрешность измерений температуры инверсии:



    Где - температура инверсии, [ ] = K

    - погрешность измерения коэффициента, [a] =

    - погрешность измерение коэффициента [b] =

    a - постоянaная Ван-дер-Ваальса, [a] =

    b - постоянная Ван-дер-Ваальса, [b] =

    Абсолютная погрешность измерения температуры критической:



    где - температура критическая, [ ] = K

    - абсолютная погрешность измерений температуры инверсии, [ ] = K

    - температура инверсии, [ ] = K .

    Относительная погрешность измерения коэффициента Джоуля-Томсона:

    ,где

    - абсолютная погрешность измерений коэффициента Джоуля-Томсона, [ ] = ;

    - коэффициент Джоуля -Томсона, [ ] = ;

    Относительная погрешность измерения постоянных ван-дер-Ваальса:

    , где

    абсолютная погрешность измерений постоянной Ван-дер-Ваальса, ;

    постоянная Ван-дер-Ваальса, = .

    , где

    абсолютная погрешность измерений постоянной Ван-дер-Ваальса, ;

    постоянная Ван-дер-Ваальса, = .

    Погрешность прямых измерений:

    ∆(∆T) = 0,01

    ∆(∆P) = 0,01MПа

    ∆Tжидк = 1

    Результаты измерений:

    Физ. величина
    T
    P
    T


    a
    b
    Тинв

    Ткр

    line 163 Ед.изм.

    № опыта
    ­­­­

    10­­5

    Па


    /Па


    10¯⁵

    K
    K

    1.
    20
    0,9
    9,87
    10,47

    0,361

    4,28

    200,59

    29,72

    2.
    20
    0.8
    8,74
    10,93

    3.

    20
    0,7
    7,63
    10,9

    4.
    20
    0,6
    6,52
    10,87

    5.
    20
    0,5
    5,41
    10,82

    6.
    50
    0,9
    8,37
    9,3

    7.
    50
    0,8
    7,43
    9,29

    8.
    50
    0,7
    6,49
    9,27

    9.
    50
    0,6
    5,55
    9,25

    10.
    50
    0,5
    4,62
    9,24

    11.
    80
    0,9
    7,33
    8,14

    12.
    80
    0,8
    6,52
    8,15

    13.
    80
    0,7
    5,70
    8,14

    14.
    80
    0,6
    4,88
    8,13

    15.
    80
    0,5
    4,07
    8,14

    Примеры вычислений и расчет погрешности:


    = =10,7

    = =200,59 К

    = 29,72 К





    Погрешности косвенных измерений:








    Окончательный результат:







    Вывод:

    В ходе проведенной лабораторной работы было определено изменение температуры углекислого газа при протекании через малопроницаемую перегородку при разных начальных значениях давления и температуры; по результатам опытов определены коэффициенты Ван-дер-Ваальса. Полученные в результате эксперимента коэффициенты Ван-дер-Ваальса отличаются от табличных коэффициентов:

    1). Коэффициент :

    Табличное значение

    Экспериментальное значение

    2). Коэффициент :

    Табличное значение

    Экспериментальное значение

    написать администратору сайта