Изохорная массовая теплоёмкость воздуха по уравнения Майера составляет
,Дж/кг К (2.13)
Экспериментальное исследование теплоёмкости газа даёт возможность на основании полученных данных вычислить его энтальпию и внутреннюю энергию.
Таблица 2.
|
№ п/п |
Наименование |
Формула |
Розмер-ность |
Численное значение | |||
|
1 |
Объём воздуха по показанию счётчика |
|
| ||||
|
|
Время по показанию секундомера |
С | |||||
|
3 |
Мощность нагревателя |
|
Вт | ||||
|
4 |
Температура на входе до калориметра |
|
оС | ||||
|
5 | Температура на выходе из калориметра |
|
оС | ||||
|
6 |
Атмосферное давление |
Р |
мм рт. | ||||
|
Па | |||||||
|
7 |
Газовая постоянная воздуха |
|
| ||||
|
8 |
Масса воздуха,имеющего объём, V |
|
кг | ||||
|
9 |
Массовыйрасход воздуха |
| |||||
|
10 |
Массоваяизобарная теплоёмкость |
|
| ||||
|
11 |
Объёмная изобарная теплоёмкость |
|
| ||||
|
12 |
Массоваяизохорнаятеплоёмкость |
|
| ||||
|
13 |
Энтальпия воздуха |
|
| ||||
Если начало отсчёта энтальпии, то есть i= 0
(2.
14)
По этому уравнению можно вычислить энтальпию воздуха при температуре на выходе из калориметра во время опыта. При этом следует учитывать, что теплоёмкостьСр не зависит от температуры. Результаты измерений вносят в табл.2
Контрольные вопросы
1. Определение теплоёмкости.
2. Какие различают теплоёмкости?
3. От чего зависит теплоёмкость?
4. Как определить теплоту процесса, если известна теплоёмкость?
5. Определить теплоту, которую надо подвести к воде в чайнике, чтобы довести её до кипения.
6. Почему ?
7. В каких процессах ?
8. Как зависит теплоёмкость идеального газа от показателя политропа?
9.
Изобразить на диаграммах в P–
и T–s
координатах процесс, который происходит
в калориметре.
Лабораторная работа №3 Исследование изохорного процесса
Процесс, который происходит при постоянном объёме, называется изохорным. Математическая связь между параметрами в изохорном процессе определяется законом Шарля:
или (3.1)
т.е. при постоянном объёме давление газа изменяется прямопропорционально его абсолютной температуре, изохоры показаны на диаграммах рис.16. Процесс П-1 – изохорный подвод теплоты, П-2 – изохорный отвод теплоты. Уравнение первого закона термодинамики для изохорного процесса имеет вид (работа не выполняется )
(3.2)
Количество теплоты и изменение внутренней энергии в изохорном процессе определяется по формуле ( при CV=const )
(3.3)
Рис.16
Таким
образом, вся полученная теплота в
изохорном процессе расходуется только
на изменение внутренней энергии.
В T-s
диаграмме
площадь под процессом П
–1 равна
теплоте процесса (пл
П-1-3-4 ).
При
незначительных изменениях температур,
которые имеют место в опытах, зависимостью
теплоёмкости от температуры можно
пренебрегать, среднюю изохорную
теплоёмкость воздуха можно считать
постоянной
кДж/кгK (3.4)
Описание установки
Схема установки
для проведения опытов показана на
рис.17. Опыт проводится с воздухом, который
находится в середине герметичной
посудины 7. Посудина 7 погружена в воду,
которая налита в термостат 12. Температура
воды в термостате увеличивается
электронагревателем 9. Значение
температуры воды задаётся электроконтактным
термометром 10. При достижении заданной
температуры воды, нагреватель выключается,
сигнальная лампочка 11 гаснет. Равномерность
температуры воды обеспечивается
электромешалкой 6.
Избыточное
(манометрическое) давление измеряется
манометром 5. Температура воздуха
определяется с помощью термопары,
горячий спай 7 которой расположен в
середине герметичной посудины, а холодный
2 – в пробирке с маслом 1. Показания
термопары измеряется цифровым вольтметром
4. Температуру холодного спая 2 измеряют
термометром 3.
Выполнение работы.
1. Первый отсчёт выполняют при выключенном электронагревателе термостата. При этом фиксируют показания манометра 5 Рман, давление окружающей среды Ратм – барометром, ЭДС термопары – вольтметром. ЭДС позволяет определить температуру воздуха в посудине.
2.
Устанавливают на электроконтактном
термометре 10 температуру на 5оС
больше, чем предыдущую, включают
нагреватель термостата 9.
Когда температура
воды достигает заданной, гаснет сигнальная
лампочка 11. После этого начинают
фиксировать показания термопары
вольтметром через каждые две минуты.
Окончательное значение показаний
вольтметра и манометра фиксируют тогда,
когда предыдущие и дальнейшие показания
термопары будут одинаковыми.
3. Устанавливают на электроконтактном термометре последовательно ещё 4 значения температур через каждые 5оС и измеряют ЭДС термопары и избыточное давление.
Обработка результатов работы
1. Результаты измерений и расчётов заносят в таблицу 3
Таблица 3
|
№ п/п |
Наименование |
Формула |
Размерность |
Числовые значения | ||||
|
|
Избыточное давление |
|
| |||||
|
| ||||||||
|
2 |
Атмосферное давление |
Ратм |
| |||||
|
мм рт. | ||||||||
|
3 |
Абсолютное давление |
|
| |||||
|
4 |
ЭДС термопары |
|
| |||||
|
5 |
ЭДС холодного спая |
| ||||||
|
6 |
ЭДС гарячего спая |
| ||||||
|
7 |
Температура воздуха |
|
| |||||
|
|
| |||||||
|
8 |
Внутренняя энергия |
|
| |||||
ст.
2.
На графике в T–P
координатах
наносят полученные точки и строят прямую
T
= a
P,
коэффициент а
определяют по методу наименьших
квадратов.
3. Пользуясь значением средней теплоёмкости, по формуле (3.4) считают величину внутренней энергии для каждого опыта. На начало отсчёта внутренней энергии принимают u0=0 при t = 0 0C .
4. Строят график
5. Рассчитывают изменение внутренней энергии для отдельных процессов.
Определение теплоемкости воздуха
Студент: __________________ Группа: ____________________
Преподаватель: ____________________
Лабораторная работа №3
Определение теплоемкости воздуха
Цель
работы: углубить знания по разделу
«Теплоемкость идеальных и реальных газов»; ознакомиться с методикой
экспериментального определения теплоемкости и рассчитать теплоемкость воздуха
при постоянном (атмосферном) давлении.
Рисунок 1 Схема установки
1. Проточный калориметр;
2. Внутренняя труба;
3. Нагреватель;
4. ЛАТР;
5. Вольтметр;
6. Амперметр;
7. Дроссельная шайба;
8. Дифференциальный манометр;
9,10. Термометры;
11. Регулировочный вентиль.
Таблица 1 Результаты эксперимента
|
№ опыта |
Время, мин |
, мм.рт.ст. |
I, А |
U, В |
Q=U*I |
, мм. |
|||
|
1 2 3 4 5 |
рт.ст.1. Средняя изобарная объемная теплоемкость, кДж
2. Средняя изобарная мольная теплоемкость, кДж
3. Средняя изобарная массовая теплоемкость, кДж
4. Средняя изохорная массовая теплоемкость воздуха, кДж
5. Показатель адиабаты (коэффициент Пуассона)
Контрольные вопросы
1. Что называется теплоемкостью? Написать соотношение между массовой, объемной и мольной теплоемкостями.
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2.
В чем суть применяемого метода экспериментального определения теплоемкости?
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Теплоемкость воздуха.
Слишком низкая теплоемкость воздуха
для обогрева океанов таяния полярных льдов
Разговоры о нагреве океанов и таянии полярных льдов из-за углекислого газа ненаучны по той простой причине, что для этого недостаточно теплоемкости воздуха.
Теплоемкость (называемая удельной теплоемкостью) воздуха составляет 1,0035 джоуля на грамм на градус Цельсия (Дж/г/С), что соответствует килоджоулю на килограмм на градус Цельсия (кДж/кг/С).
Удельная теплоемкость воды составляет 4,1813 Дж/г/°С или 1 калория/г/°С.
Плотность воздуха при температуре 15°С и уровне моря составляет 1,225 кг на кубический метр.
Плотность воды 1000 кг/м. Морская вода немного более плотная, но мы проигнорируем это.
Следовательно, кубический метр воды содержит в 3401 раз больше тепла, чем кубический метр воздуха при той же температуре. (4,18131,0035×1,0001,225=3401)
Это означает, что для нагрева кубического метра воды на 0,2°C из воздуха потребуется 3401 кубический метр воздуха, потерявшего 0,2°C. Если бы океаны нагрелись на 0,2°С до глубины 350 метров (половина глубины по измерениям АРГО), потребовалось бы 167 атмосфер воздуха, потерявшего 0,2°С. (350x34015kmx70%=167) (Высота нормальной атмосферы составляет 12-15 км. Грубое среднее значение состоит в том, чтобы предположить, что все это соответствует давлению на уровне моря на высоте 5 км. Океаны покрывают 70% земной поверхности.) Это означает 167 раз планета Земля , чтобы сделать поедание океанов, которое требуется.
Воздуха не так уж и много, но подделки утверждают, что океаны нагрелись на 0,2°C из-за глобального потепления. Это полное изобретение. В воздухе нет достаточно тепла, чтобы хоть немного нагреть океаны.
В условиях повышения температуры океанов
Если бы атмосфера отдавала 0,2°C океанам, то количество тепла, которое она могла бы передать океанам, теоретически создала бы около Повышение температуры на 0,001C для верхней десятой части океанов.
Расчеты таковы: Воздух имеет теплоемкость 1 кДж/кг/Кл. Плотность воздуха 1,23 кг/м. Атмосфера имеет эквивалент высоты 5 км при давлении на уровне моря. Столб на один квадратный метр имеет 6150 кДж/Кл (1×1,23×5000=6150). При переносе 0,2C остается 1230 кДж (6150×0,2=1230). Вода имеет теплоемкость 4,18 кДж/кг/С. Его плотность составляет 1000 кг/м. Колонна на глубину 350 м имеет мощность 1,46х10 6 кДж/Кл (4,18x1000x350=1,46×10 6 ). Разделив его на доступные 1230 кДж, мы получим увеличение температуры океана на 0,001°С.
Тающий лед
Растапливать полярный лед воздухом еще более нелепо, потому что для таяния льда требуется много тепла, называемого теплотой плавления, которая составляет 334 кДж/кг. На каждый кубический метр расплавленного льда потребуется 261 000 м воздуха потерь 1С (334 0001,28 = 261 000). (Кубический метр воды или льда весит около 1000 кг. Для плавления требуется 334 кДж/кг. В сумме это 334 000 кДж/м. Удельная теплоемкость воздуха 1 кДж/кг при плотности 1,28 кг/м при 0С.)
Это число можно разделить на высоту атмосферы, которая эквивалентна 5 км при нормальном давлении, и это 52 атмосферы высоты над льдом. (261 0005 000 = 52). Это на один метр толщины льда и 1 градус глобального потепления. Если лед имеет толщину 10 метров, потребуется 520 атмосфер над ним, чтобы удерживать достаточно тепла, чтобы растопить его.
Конечно, воздух не будет достаточно хорошо циркулировать на высоте более нескольких километров. На самом деле происходит то, что воздух над полярным льдом быстро становится той же температуры, что и лед, и ничего не тает.
Чтобы растопить полярный лед, нужны теплые океанские течения. Таяние, происходящее на Северном полюсе, происходит из-за того, что теплые воды Тихого океана перетекают через Берингов пролив в район Северного полюса.
Лед на Южном полюсе становится все толще, потому что он расположен над сушей. Потепление океанских течений увеличивает влажность воздуха, что приводит к выпадению снега на суше над Антарктидой. По краям небольшое количество льда тает из-за потепления океанских течений. Почему океанские течения теплые и холодные, никто не знает, за исключением того, что температура океана медленно повышается между ледниковыми периодами, а океаны крайне неоднородны по температуре.
Ледники в горах совершенно не важны, потому что обычно они слишком малы. Только Гималаи большие, и они не тают, потому что они слишком высоки, чтобы до них могли добраться теплые воздушные потоки. Низкоуровневые льды растаяли вскоре после последнего ледникового периода. Края горных ледников постоянно увеличиваются и уменьшаются по случайным причинам.
Этот эффект показал «ледяной человек», найденный в Альпах после таяния льда. Он умер там около 5000 лет назад. Это означает, что там, где он находился около 5000 лет назад, не было льда, затем он покрылся льдом, а затем лед снова растаял несколько лет назад. Такое таяние и преобразование льда не имеет ничего общего с парниковыми газами.
Откуда берется тепло?
Последнее утверждение состоит в том, что 90% тепла, производимого парниковыми газами, уходит в океаны. Это утверждение является одной из попыток объяснить, почему за последние 18 лет не было заметного изменения средней приповерхностной температуры.
Обо всем этом уже позаботились климатологи, и это не тот результат, который они получили. До недавнего времени они не учитывали ни капли тепла, попадающего в океаны. На самом деле, когда были сделаны первые измерения АРГО около десяти лет назад, в результате океаны немного похолодели. Так самые холодные замеры выбрасывались, а температура была стабильной.
Затем, в 2015 году, был сделан противоречивый расчет, показывающий, что океаны нагрелись на 0,2°C из-за глобального потепления, и поэтому температура воздуха не растет, как ожидалось. Это больше тепла, чем могут объяснить парниковые газы, как объяснялось выше. Предположительно, за последние 40 лет климатология дала все тепло, и ни одно из них не пошло на нагрев океанов. Не переделать ли последние 40 лет расчетов и измерений? Никто не говорит об этом ни слова. Такого рода противоречия существуют в каждом пункте климатологии, потому что этот предмет полностью выдуман и не имеет никакого отношения к чему-либо, происходящему в природе. Противоречия скорее игнорируются, чем разрешаются.
Запутанная методология заключалась в следующем: тепло, выделяемое двуокисью углерода (первичный эффект), было рассчитано с использованием «уравнений переноса излучения», показывающих, что на 3,7 Вт/м энергии меньше, чем энергия Солнца, задерживается в атмосфере и не выходит в космос.
при удвоении количества СО2 в воздухе. Эти 3,7 Вт/м преобразуются в увеличение приповерхностной температуры на 1°C за счет обратного применения константы Стефана-Больцмана.
По мере того, как содержание CO2 в атмосфере приближается к удвоению, предполагаемые измерения приближаются к показателю ожидаемого повышения температуры на 1°C, демонстрируя благочестивую точность и мудрость климатологии. Ничто из этого не учитывало тепло, попадающее в океаны.
Что касается вторичных эффектов, то было рассчитано и смоделировано что-то об океанах, но никаких объяснений опубликовано не было. Если первичный эффект не нагрел океаны, то почему вторичные эффекты? Модели показали непрерывный рост, которого не было в течение последних 18 лет; а затем в качестве объяснения использовалось тепло океана. Поскольку модели показали увеличение, хотя его не произошло, модели не должны были учитывать тепло океана.
Почему ожидаемый прирост 1С найден с такой точностью, если 90% тепла уходило в океаны и не учитывалось при анализе ни первичных, ни вторичных эффектов? Ответ прост: невозможно придумать ложь без противоречий.
Дополнительные номера см. в Icemelt .
См. Изменение погоды для океанских циклов.
Свойства воздуха при атмосферном давлении
Домашняя Механические Свойства материалов Свойства воздуха при атмосферном давлении
Свойства воздуха приведены в таблице ниже, в порядке возрастания температуры. Перечислены следующие свойства: плотность, вязкость, удельная теплоемкость, теплопроводность и число Прандтля.
Ниже этой таблицы находится версия изображения для просмотра в автономном режиме. Пример: 1,6478×10 -5 кг/м.с = 0,000016478 кг/м.с
| Температура (T) | Density (ρ) | Dynamic Viscosity (μ) | Kinematic Viscosity (v) | Specific Heat Capacity (cp) | Thermal Conductivity (k) | Prandtl Number (Pr) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ◦c | кг/м 3 | x10 -5 кг/магистра | ||||
| -20 | 1,3958 | 1,6222 | 1. 1622 | 1.0054 | 0.022507 | 0.72467 |
| -15 | 1.3687 | 1.6478 | 1.2039 | 1.0054 | 0.022903 | 0.72337 |
| -10 | 1.3426 | 1.6731 | 1.2462 | 1.0055 | 0.023296 | 0.72212 |
| -5 | 1.3175 | 1.6982 | 1.2890 | 1.0055 | 0.023686 | 0.72092 |
| 0 | 1.2933 | 1.7231 | 1.3324 | 1.0056 | 0.024073 | 0.71977 |
| 5 | 1.2699 | 1.7478 | 1.3763 | 1.0057 | 0.024458 | 0.71866 |
| 10 | 1.2474 | 1.7722 | 1.4207 | 1.0058 | 0.024840 | 0.71759 |
| 15 | 1.2257 | 1.7965 | 1. 4657 | 1.0059 | 0.025219 | 0.71657 |
| 20 | 1.2047 | 1.8205 | 1.5111 | 1.0061 | 0.025596 | 0.71559 |
| 25 | 1,1845 | 1,8444 | 1,5571 | 1,0063 | 0,025969 | 0,71465 |
| 01301399999999999999999999999999999999999999999999999999999999999913ARIN0130 | 1.8680 | 1.6036 | 1.0065 | 0.026341 | 0.71375 | |
| 35 | 1.1459 | 1.8915 | 1.6507 | 1.0067 | 0.026710 | 0.71289 |
| 40 | 1.1275 | 1.9148 | 1.6982 | 1.0069 | 0.027076 | 0.71207 |
| 45 | 1.1098 | 1.9379 | 1.7462 | 1.0072 | 0.027440 | 0.71128 |
| 50 | 1. 0925 | 1.9608 | 1.7947 | 1.0074 | 0.027801 | 0.71053 |
| 55 | 1.0759 | 1.9835 | 1.8437 | 1.0077 | 0.028160 | 0.70982 |
| 60 | 1.0597 | 2.0061 | 1.8931 | 1.0081 | 0.028517 | 0.70914 |
| 65 | 1.0439 | 2.0285 | 1.9431 | 1.0084 | 0.028871 | 0.70849 |
| 70 | 1.0287 | 2.0507 | 1.9935 | 1.0087 | 0.029223 | 0.70787 |
| 75 | 1.0139 | 2.0728 | 2.0444 | 1.0091 | 0.029573 | 0.70729 |
| 80 | 0.99948 | 2.0947 | 2.0958 | 1.0095 | 0.029921 | 0.70674 |
| 85 | 0. 98549 | 2.1164 | 2.1476 | 1.0099 | 0.030266 | 0.70622 |
| 90 | 0.97188 | 2.1380 | 2.1999 | 1.0104 | 0.030609 | 0.70573 |
| 95 | 0.95865 | 2.1595 | 2.2526 | 1.0108 | 0.030950 | 0.70527 |
| 100 | 0.94577 | 2.1808 | 2.3058 | 1.0113 | 0.031289 | 0.70484 |
| 105 | 0.93323 | 2.2019 | 2.3594 | 1.0118 | 0.031626 | 0.70444 |
| 110 | 0.92102 | 2.2229 | 2.4135 | 1.0123 | 0.031961 | 0.70406 |
| 115 | 0.90913 | 2.2438 | 2.4681 | 1.0128 | 0.032294 | 0.70372 |
| 120 | 0.
|