Методические указания к лабораторным работам

Лабораторный практикум по дисциплинам «Термодинамика» и «Техническая термодинамика», изучаемым в ОНМУ, включает пять работ. Целью практикума является углубление и систематизация теоретических знаний по вышеуказанным дисциплинам. Практикум направлен на ознакомление учащихся с методами экспериментальных исследований термодинамических свойств веществ и приобретение практических навыков использования измерительных приборов при теплотехнических измерениях. Назначение настоящих методических указаний − оказание помощи учащимся в выполнении лабораторных работ по указанным дисциплинам.

К выполнению лабораторной работы учащийся готовится заранее, то есть к назначенной дате знакомится с целью лабораторной работы, методикой её выполнения, прорабатывает соответствующий теоретический материал, составляет заготовку протокола лабораторной работы (на отдельном листе изображает схему установки и готовит таблицу для записи результатов измерений). Титульный лист лабораторной работы оформляется в соответствии с приведенным в конце этого раздела образцом.

В процессе выполнения работы учащийся записывает измеряемые величины в соответствующие колонки таблицы. После выполнения всех предусматриваемых лабораторной работой расчётов и графических построений студент в индивидуальном порядке защищает полученные результаты.

Время выполнения работы, правила защиты и учета её результатов при соответствующем модульном контроле знаний учащихся устанавливается преподавателем в начале лабораторного практикума. Контрольные вопросы, по которым учащийся готовится к защите лабораторной работы, приводятся в конце описания лабораторной работы.

Лабораторная работа № 1 посвящена исследованию изотермического процесса. Одной из характеристик этого процесса является постоянство произведения давления и удельного объема во всех точках процесса (pv = idem). Экспериментальному доказательству этого факта посвящена данная работа.

Стенд для измерения необходимых величин (рис.6.1) состоит из бюретки 1, U-образного водяного мановакуумметра 2, напорного сосуда 3 и термостатирующего цилиндра 4. Бюретка служит для измерения объема воздуха при данном давлении с помощью шкалы, нанесенной на её образующей. Полный объем, занимаемый воздухом, состоит из его объема в бюретке (от плоскости А до уровня жидкости В, сжимающей либо расширяющей исследуемую порцию воздуха) и объема капилляра, соединяющего бюретку с мановакуумметром (от точки А до уровня жидкости Б в правом колене).

Дополнительными измерениями установлено, что объем капилляра от точки А до уровня жидкости Б в правом колене, когда он совпадает с уровнем жидкости в левом колене (то есть в случае соединения обоих колен с атмосферой) равен 13 см³. Из принципа действия установки (рис. 6.1) следует, что при сжатии воздуха в бюретке объём капилляра увеличивается и рассчитывается по формуле

,

(6.1)

где d _вн = 0,4 см, − внутренний диаметр стеклянной трубки мановакуумметра,

h _лев, h _пр − уровни жидкости в левом и правом коленах мановакуумметра, см.

Рис. 6.1. Схема экспериментального стенда