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气体定压比热测定实验报告
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空气定压比热容测定 2
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&&实​验​一​ ​ ​空​气​定​压​比​热​容​测​定​ ​2
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空气定压比热容测定 2
导读：实验一空气定压比热容测定，一、实验目的，1.增强热物性实验研究方面的感性认识，了解气体比热容测定的基本原理和构思，2.学习本实验中所涉及的各种参数的测量方法，掌握由实验数据计算出比热容数值和比热容关系式的方法，3.学会实验中所用各种仪表的正确使用方法，二、实验原理，大气是含有水蒸汽的湿空气，当湿空气由温度t1被加热至t2时，这部分热量要根据湿空气的相对湿度来确定，如果计算干空气的比热容，必须从
空气定压比热容测定
一、实验目的
1.增强热物性实验研究方面的感性认识，促进理论联系实际，了解气体比热容测定的基本原理和构思。
2.学习本实验中所涉及的各种参数的测量方法，掌握由实验数据计算出比热容数值和比热容关系式的方法。
3.学会实验中所用各种仪表的正确使用方法。
二、实验原理
由热力学可知，气体定压比热容的定义式为
在没有对外界作功的气体定压流动过程中，dh?
为 dQpM, 此时气体的定压比热容可表示
当气体在此定压过程中由温度t1被加热至t2时，气体在此温度范围内的平均定压比热容可由下式确定
cpmt2t1?QpM(t2?t1)
式中，M ―气体的质量流量，kg/s;
Qp―气体在定压流动过程中吸收的热量，kJ/s。
大气是含有水蒸汽的湿空气。当湿空气由温度t1被加热至t2时，其中的水蒸汽也要吸收热量，这部分热量要根据湿空气的相对湿度来确定。如果计算干空气的比热容，必须从加热给湿空气的热量中扣除这部分热量，剩余的才是干空气的吸热量。
低压气体的比热容通常用温度的多项式表示，例如空气比热容的实验关系式为 cp?1.19?10?4T?4.T2?4.T3(kJ/kgK) 式中T为绝对温度，单位为K。该式可用于250～600K范围的空气，平均偏差为0.03%，最大偏差为0.28%。
在距室温不远的温度范围内，空气的定压比热容与温度的关系可近似认为是线性的，即可近似的表示为
由t1加热到t2的平均定压比热容则为
ct2pmt1??t2t1A?Btt?tdt?A?B12?A?Btm
(5) t2?t12
这说明，此时气体的平均比热容等于平均温度t m = ( t 1 + t 2 ) / 2时的定压比热容。因此，可以对某一气体在n个不同的平均温度t m i下测出其定压比热容c p m i ，然后根据最小二乘法原理，确定
tA?mi2cpmitmi?cpmitmi
mi?nt?ntmicpmi
从而便可得到比热容的实验关系式。
三、实验设备
实验装置图
1.整个实验装置由风机、流量计、测试比热容仪器本体、电功率调节系统及测量系统共四部分组成，如图1所示。
2.比热容仪器本体由图2所示。
3.空气（或其它气体）由风机经流量计送入比热容仪本体，经加热、均流、旋流、混流、测温后流出。气体流量由节流阀控制，气体出口温度由输入电加热器的电压调节。
4.该比热容仪可测量300℃以下气体的定压比热容。
比热容仪本体图
四、实验步骤
1.按图1所示接好电源线和测量仪表。经指导教师认可后接通电源，将选择所需的出口温度计插入混流网的凹槽中。
2.小心取下流量计上的温度计。开动风机，调节流阀，使流量保持在预定值附近，测出流量计出口处的干球温度t a和湿球温度t w。
3.将温度计放回原位。调节流量，使它保持在预定值附近。调节电压，开始加热（加热功率的大小取决于气体流量和气流进出口温度差，可依据关系式Q =K 12 Δt /τ进行估算，式中Q为加热功率，W；Δt为比热容仪本体进出口温度差，℃；τ为每流过10升空气所需要的时间, s；K为设备修正系数 ）。
4.待出口温度稳定后（出口温度在10分钟内无变化或有微小变化，即可视为稳定），即可采集实验数据。需采集的数据有：
(1)每10升气体通过流量计时所需的时间τ（s）；
(2)比热容仪进口温度 t 1 （℃）与出口温度 t 2 （℃）；
(3)当时大气压力B （mmHg） 和流量计出口处的表压力Δh （mmH2O）；
(4)电加热器的电压U （V） 和电流 I ( A )；
5.改变电压，使出口温度改变并达到新的预定值，重复步骤4。在允许的时间内可多做几次实验。
将上述实验数据填入所列的原始数据表中。
五、计算公式
1.根据流量计出口处空气的干球温度 t a和湿球温度 t w，在干湿球温度计上读出空气的相对湿度φ，再从湿空气的焓湿图上查出湿空气的含湿量d (g水蒸汽 / kg干空气)，计算出水蒸汽的容积成分r w
rw?d/622 1?d/622
2.电加热器消耗的功率可由电压和电流的乘积计算，但要考虑电流表的内耗。如电压表和电流表采用图1所示的接法，则应扣除电流表的内耗。设电流表的内阻为RmA(Ω)，则可得电加热器单位时间放出的热量
Q?(U?I?0.001RmAI2)?10?3
3.干空气流量为
(1?rw)(B??h/13.6)?133.32?0.01/?
kg/s 287(ta?273.15)?
4.645?10?3(1?rw)(B??h/13.6)??(ta?273.15)
4.水蒸汽流量为
rw(B??h/13.6)?133.32?0.01/?
kg/s 461.5(ta?273.15)?
2.889?10?3rw(B??h/13.6)??(ta?273.15)
5.水蒸汽吸热量为
t2Qw?Mw?(1.844?0.0004886t)dtt1
?Mw1.844(t2?t1)?0.0002443(t?t)
6.干空气吸热量为 ?2221?
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空气定压比热容测定 2 等内容。本文共2页
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因为等压升温过程中,气体要膨胀而对外做功,所以要比气体等容升温过程中多吸收一部分热量
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