2015-05-10
799
На рис.2 представлен типичный график изменения температуры калориметрической системы во времени. Такой ход температурной кривой объясняется тепловой инерцией системы и наличием небольших потерь в окружающую среду за счёт излучения и конвекции.
Если бы тепловые потери отсутствовали, то повышение температуры 
было бы выше, чем величина 
, зарегистрированная в опыте. Это снижение температуры системы за счёт потерь тепла учитывают с помощью поправки d, которая может быть определена по данным опыта:
(2)
где m – темп охлаждения калориметрической системы (его величина определяется экспериментально и для нашего калориметра m = … с-1);
t1 – температура воды в бачке калориметра в момент подачи пара;
- средняя температура оболочки калориметрической системы;
- время опыта с момента подачи пара до момента достижения температуру 
в бачке.
(3)
Величина J эквивалентна заштрихованной площади на рис.2 и определяется графическим интегрированием.
Таким образом, изменение температуры в бачке калориметра без потерь равно:
|
|
|
(4)
Однако при небольших и малоинтенсивных тепловыделениях, когда разность температур между калориметрической жидкостью и водой в охранной оболочке мала, величина поправки d незначительная и исключение её при определении теплоты парообразования даёт погрешность не более 3 ÷ 4%. Поэтому при выполнении условия 
принимают 
, т.е. считают
(5)
рис. 2. Изменение температуры калориметрической системы во времени
В данной работе это условие выполняется.
В противном случае величину 
определяют по описанной выше методике. Полученные результаты вносят в таблицу 3.
Опыт №1 Таблица 3
 , 0С
|  , 0С
|  , 0С
|  0С
|  , 0С
| B, Па |  , кДж/кг
|  , кДж/кг
| r, кДж/кг | rтабл, кДж/кг | Погрешность% |
| 23,5 | 27,1 | - | - | 3,6 | 100049,25 | 2677,9 | 2550,4 | 2189,05 | 2254,6 | 2,9 |
Опыт №2
| , 0С
| , 0С
| , 0С
| 0С
| , 0С
| B, Па | , кДж/кг
| , кДж/кг
| r, кДж/кг | rтабл, кДж/кг | Погрешность% |
| 27,1 | 30,8 | - | - | 3,7 | 100049,25 | 2677,9 | 2557,7 | 2260,7 | 2254,6 | 0,27 |
Опыт №3
| , 0С
| , 0С
| , 0С
| 0С
| , 0С
| B, Па | , кДж/кг
| , кДж/кг
| r, кДж/кг | rтабл, кДж/кг | Погрешность% |
| 30,8 | 34,4 | - | - | 3,6 | 100049,25 | 2677,9 | 2564,1 | 2202,75 | 2254,6 | 2,29 |
В таблицу 3 также помещают величину барометрического давления B, определенную по барометру.
Зная величину 
, искомую теплоту парообразования r можно найти из уравнения теплового баланса калориметра в адиабатных условиях. Процесс в змеевике калориметра представлен на рисунке 3 в T,s – диаграмме.
Тепло, отданное паром при конденсации Мк∙r и конденсатором при охлаждении от температуры насыщения до конечной температуры опыта 
, идет на нагревание калориметрической системы:
.
Отсюда теплота парообразования, кДж/кг,
(6)
где h’ – энтальпия конденсата в точке насыщения при атмосферном давлении B (определяется по таблицам [2]);
|
|
|
h2 – энтальпия конденсата при конечной температуре t2, определяется по таблицам [2].
Рис.3 Процесс в змеевике калориметра
Определив величину r, находят соответствующее значение теплоты парообразования по таблицам [2] rтабл, после чего подсчитывают относительную ошибку опыта. Эти данные заносят в таблицу 3, делается вывод о точности метода измерения, возможных ошибках измерений.
кДж/кг (опыт №1)
кДж/кг (опыт №2)
кДж/кг (опыт №3)
(опыт №1)
(опыт №2)
(опыт №3)
Вывод: в ходе выполнения данной работы мы с помощью калориметрического метода определили теплоту парообразования воды при атмосферном давлении. Погрешность определяемой величины от табличного значения в трех опытах составила ε = 2,9%,
ε = 0,27%, ε = 2,29%, что связано с погрешностью в измерениях величин. Мы получили следующие значения для теплоты парообразования воды: r = 2189,05 кДж/кг,
r = 2260,7 кДж/кг, r = 2202,75 кДж/кг.
Список литературы
1. Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика/
М.: Наука, 1979. 512 с.
2. Ривкин С.Л., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водяного пара. М.: Энергия, 1980. 288 с.
3. Бартенев О. А. Лобастов А. И. Лабораторный практикум по курсу «Теоретические основы теплотехники». Часть 1. Термодинамические процессы.
