Pomiary cieplne

POLITECHNIKA
CZESTOCHOWSKA
WYDZIAL INZYNIERII
PROCESOWEJ, MATERIALOWEJ I FIZYKI
STOSOWANEJ
Katedra Pieców Przemyslowych i Ochrony Srodowiska
Termodynamika i technika cieplna
Cwiczenie nr 11
Wyznaczanie ciepla wlasciwego cial stalych metoda
bilansowa.
1
Tematy do przygotowania:
1. Pojecie ciepla wlasciwego.
2. Prawo zachowania ilosci substancji.
3. Budowa stanowiska pomiarowego i przebieg cwiczenia.
W sprawozdaniu nalezy zamiescic:
1.
2.
3.
4.
Cel cwiczenia.
Schemat stanowiska badawczego.
Tabele z otrzymanymi wynikami pomiarów.
Wnioski.
Cel cwiczenia
Celem cwiczenia jest wyznaczenie ciepla wlasciwego ciala stalego.
Wykonanie pomiarów i opracowanie wyników
Wyznaczanie ciepla wlasciwego ciala stalego odbywa sie metoda bilansowa, przy zalozeniu,
ze nie wystepuja straty ciepla do otoczenia. Dla dwuskladnikowego ukladu nie
wymieniajacego ciepla z otoczeniem równanie bilansowe przyjmie postac:
m w ⋅ c w ⋅ t 'w +mc ⋅ c c ⋅ t ' c = mw ⋅ cw ⋅ t "w +mc ⋅ c c ⋅ t"c
(1)
stad przy zalozeniu stalej wartosci ciepla wlasciwego wody c w=4186 J/(kg .K) otrzymuje sie:
cc =
mw ⋅ c w ⋅ (t "w −t 'w )
J/(kg .K)
mc ⋅ (t ' c −t "c )
(2)
Po osiagnieciu stanu ustalonego nastepuje wyrównanie temperatur wody i badanej próbki:
t”w=t”c
W celu przeprowadzenia cwiczenia nagrzana próbke ciala stalego (o znanej masie mc ) z
umieszczonym wewnatrz termoelementem nalezy umiescic w zaizolowanym zbiorniku,
wyposazonym w termometr i wypelnionym okreslona iloscia wody (mw). Schemat ukladu
przedstawiono na rys.1. Przed umieszczeniem próbki w zbiorniku nalezy dokonac pomiaru
temperatury poczatkowej wody (t’w) oraz próbki (t’c). Po zamknieciu próbki w zbiorniku
dokonac odczytów temperatury wody i próbki w 5 minutowych odstepach czasowych, a
nastepnie przeprowadzic obliczenia wykorzystujac równanie bilansowe (2).
2
termometr
termoelement
Miernik
temperatury
próbka
woda
zbiornik
zaizolowany
Rys. 1. Widok stanowiska do wyznaczania ciepla wlasciwego cial stalych
Nazwa wielkosci
Czas pomiaru, min
5
10
15
Ilosc wody w zbiorniku
mw , kg
Masa badanej próbki
mc , kg
Temperatura
poczatkowa wody
t’w , ºC
Temperatura
poczatkowa próbki
t’c, ºC
Temperatura wody
t”w , ºC
Temperatura próbki
t”c, ºC
Cieplo wlasciwe próbki
cc, J/(kg .K)
3
20
25
30
Literatura:
1. Hobler T.: Ruch ciepla i wymienniki, WNT, Warszawa 1968.
2. Kieloch M., Kruszynski S., Boryca J., Piechowicz L: Termodynamika i technika
cieplna - cwiczenia rachunkowe, Skrypt PCz., Czestochowa 2006.
3. Kotlewski F.: Pomiary w technice cieplnej, WNT, Warszawa 1972.
4. Kruszynski S., Boryca J., Krezo lek I., Wyczólkowski R., Janda T.: Cwiczenia
laboratoryjne z Termodynamiki i techniki cieplnej, Skrypt SWPCz, Czestochowa
2006.
5. Kulesza J.: Pomiary cieplne, WNT, Warszawa 1993.
6. Michalski L., Eckersdorf K.: Pomiary temperatur, WNT, Warszawa 1969.
4