Katedra Silników Spalinowych i Pojazdów ATH ZAKŁAD TERMODYNAMIKI. Wyznaczanie stosunku c p /c v metodą Clementa-Desormesa.

Transkrypt

1 Katedra Siników Sainowyc i Pojazdów ATH ZAKŁAD TERMODYNAMIKI Wyznaczanie stosunku c /c v etodą Ceenta-Desoresa.

2 Wrowadzenie teoretyczne Stosunek cieła właściwego rzy stały ciśnieniu do cieła właściwego rzy stałej objętości nazyway wykładnikie adiabaty i oznaczay iterą c c v Mc Mcv Wiekość ta jest da gazów wiekością stałą, zaeżną jedynie od budowy ic cząstek. Największa wartość, ianowicie około,67, odowiada gazo o cząsteczkac jednoatoowyc. Da gazów o cząsteczkac dwuatoowyc wynosi około,4, da trójatoowyc- około,30, zaś da cząsteczek złożonyc z większej iczby atoów wartość dąży do. Liczba jest niezbędna da ateatycznego oisu bardzo ważnej w teorii terodynaicznej rzeiany izentroowej adiabata odwracana gazu doskonałego. Równanie tericzne tej rzeiany a ostać v ide Znając wartość iczbową da gazu doskonałego i jego skład, ożna obiczyć c i c v według nastęującyc wzorów: MR c v R M c cv R MR M Zasada oiaru Stanowisko badawcze służące do oiaru etodą Ceenta Desoresa jest rzedstawiona na rys..

3 Rys.. Sceat stanowiska oiarowego. W czasie oiaru do zbiornika wtłacza się badany gaz w ty rzyadku owietrze atosferyczne do ciśnienia, nieco większego od ciśnienia atosferycznego. W wyniku srężenia gaz w zbiorniku a teeraturę nieco wyższą od teeratury oczenia t. Naeży więc odczekać aż ustaą się araetry owietrza w zbiorniku. Na skutek wyiany cieła z oczenie wartość teeratury i ciśnienia sada, aż teeratura owietrza zrówna się z teeraturą oczenia. W ty czasie w zbiorniku rzebiega roces izocorycznego ocładzania gazu, w czasie którego ciśnienie aeje. Osiągnięcie stanu równowagi cienej z oczenie to ierwszy eta doświadczenia. Drugi eta doświadczenia oega na rozrężaniu owietrza znajdującego się w zbiorniku o ciśnieniu ρ g do ciśnienia oczenia. W ty ceu wiera się zawór łączący zbiornik z oczenie. Czas warcia tego zaworu nie owinien rzekraczać.5 sek. W czasie rozrężania gazu nastęuje sadek teeratury oniżej teeratury oczenia, gdyż roces ten ożna uznać za adiabatyczny rzeływ cieła od ścian zbiornika do owietrza znajdującego się w zbiorniku rzebiega znacznie woniej niż roces adiabatycznego rozrężania gazu. Po zaknięciu zaworu cieło doływać będzie w warunkac izocorycznyc z oczenia do gazu w zbiorniku, aż ten osiągnie teeraturę t. Ciśnienie owietrza będzie się zwiększać i w warunkac stanu równowagi cienej osiągnie wartość.

4 Rys.. Obraz rzeian terodynaicznyc na wykres -v. W ty stanie owietrze w zbiorniku osiąga araetry, T, znajdujące się na izerie t t t rys.. Ten sa stan ożna osiągnąć rozrężając gaz izericznie od stanu, t t do stanu, t t. Stan s s <, t s <t owietrza w zbiorniku ożna natoiast uznać za końcowy stan w rocesie izentroowego rozrężania gazu od stanu. Objętość właściwa gazu v s od koniec rozrężania izentroowego jest taka saa, jak byłaby w czasie rozrężania izericznego v rys., a zate: - S - wzór do obiczenia rzy użyciu wiekości oierzonyc w czasie ćwiczenia rzyuje się anaizując rocesy: izentroowy od do s i izericzny od do. Przeiana izentroowego rozrężania owietrza -s s ide C n n n C d d 0 d d s a

5 Przy niewiekiej zianie ciśnienia s równanie a ożna zastąić równanie różnicowy: v v s b Przeiana izericzna rozrężania owietrza -: T ide ide C n n n C 0 d d d d c Da niewiekiej ziany ciśnienia t - równanie c ożna zaisać w ostaci: T d Po odzieeniu stronai równań b i d rzyuje się zaeżność: s T s γ γ γ Da odczytu ciśnienia w rurce ocyłej: sin sin sin ostatecznie

6 gdzie: siętrzenie łynu anoetrycznego w stanie, odczyt długości siętrzenia na u-rurce anoetrycznej ocyonej od kąte, wiekości w stanie anaogiczne do stanu. Otrzyany wzór a bardzo rostą ostać ateatyczną, ae trzeba aiętać, że został uzyskany rzy nastęującyc założeniac uraszczającyc: oczątkowe nadciśnienie jest niewiekie, zawór został zaknięty we właściwy oencie o rozrężeniu gazu o ok..5 sek., aby nie nastąiło dostrzegane nagrzanie gazu rzed zaknięcie zaworu. W czasie ćwiczeń naeży wykonać 5 ub 6 rób, rowadząc kartę oiarową.