دانلود گزارش کار آزمایشگاه ترمودینامیک

دانلود گزارش کار آزمایشگاه ترمودینامیک شامل 32 فایل

فایل WORD یا PDF دانلود گزارش کار آزمایشگاه ترمودینامیک

دانلود کاملترین و بینظیرترین پکیج فایل گزارش کار آزمایشگاه ترمودینامیک

دستگاه معادل مکانيکي حرارت
هدف :
آن چه در اين آزمايش به دنبالش هستيم ، بدست آوردن معادل مكانيكي گرما با تبديل كار به حرارت است; به اين معنا كه مي‌خواهيم به طور تجربي ميزان كار لازم ( بر حسب ژول ) براي توليد يك كالري گرما را بدست آوريم.
تئوري :
مطالب تئوري در شرح نحوه كار دستگاه ، تفهيم آزمايش و يادآوري مفاهيم مربوطه مفيد مي‌باشد ، لذا مطالعه آن قبل از انجام آزمايش توصيه مي‌شود.
در تئوري به بيان اين مباحث مي‌پردازيم :
1- معرفي كار و حرارت
2- نگاهي به قوانين اول و دوم ترموديناميك
3- تاريخچه گرماسنجي
1- معرفي كار و حرارت :
1-1 – حرارت
الف – تعريف : حرارت شكلي از انرژي تعريف مي‌شود كه از طريق مرز سيستم ، از يك سيستم با درجه حرارت بالاتر به سيستم درجه حرارت پايين‌تر انتقال مي‌يابد ، در ماهيت حرارت بايد گفت كه حرارت يك ماده نيست بلكه يك انرژي ناشي از حركت ملكولي است.
1- توجه داشته باشيد كه اگر اتلاف نداشته باشيم ، به دليل قانون اول ترموديناميك ( بقاي انرژي ) ، مقدار اين دو انرژي ( كار و حرارت ) بايد با يكديگر برابر باشند. در بخش‌هاي بعدي به طور كامل به تشريح مطالب فوق مي‌پردازيم.
ب – مكانيزم‌هاي انتقال حرارت :
1- هدايت ( ) : هر گاه دو ماده در كنار هم ( به طوري كه سطح مشترك با هم داشته باشند ) و نسبت به هم ساكن باشند ، حرارت با مكانيزم نفوذ ملكولي ( ) از ماده با دماي بالاتر به ماده با دماي پاييتر منتقل مي‌شود. گرماي مبادله شده در حالت ساده با فرمول روبرو محاسبه مي‌شود :
: ضريب هدايت حرارتي ماده
: سطح تبادل حرارت بين دو ماده
: نرخ تغييرات دما در راستاي عمود بر سطح
2- جابجايي ( ) : اين نوع انتقال حرارت بين يك سطح جامد و يك سيال مجاور آن كه نسبت به يكديگر داراي حركت مي‌باشند ، رخ مي‌دهد و تركيبي از اثرات حركت و هدايت سيال مي‌باشد ، و به دو نوع طبيعي و اجباري رخ مي‌دهد و گرماي مبادله شده با فرمول روبرو محاسبه مي‌شود :
: ضريب انتقال حرارت جابجايي
دستگاه معادل مکانيکي حرارت
: سطح تبادل حرارت
: نوعي اختلاف دما بين سيال و جامد
3- تشعشع ( ) : انرژي گرمايي كه توسط امواج الكترومغناطيس انتقال مي‌يابد.
فرمول گرماي منتشر شده از يك سطح : : ثابت استفان – بولتزمن
: سطح تشعشع
- نكته : براي تحليل پديده انتقال حرارت در دماهاي پايين معمولا اثر تشعشع قابل صرفنظر كردن مي‌باشد. (دماهاي پايين وابسته به مساله تعريف مي‌شود مثلا )
1- در اين مكانيزم حركات ملكولي شديدتر ماده گرمتر به ماده سردتر منتقل مي‌شود و باعث گرم شدن ماده سردتر مي‌شود.
2- بـراي مشخص شدن جابجايي اجباري و طبيعي به مثالي بسنده مـي‌كنيم : مثال بـراي جابجايي اجباري (نظير گرم كردن منزل به وسيله فن‌كويل) ، مثال براي جابجايي طبيعي (نظير گرم شدن منزل به وسيله شوفاژ)
1-2 – كار
الف – تعريف : اگر عبور انرژي از مرز يك سيستم به صورت حرارت نباشد ، حتما مي‌بايستي به صورت كار باشد. ناگفته نماند كه انرژي مي‌تواند از مرزهاي يك سيستم به دو حالت متفاوت حرارت و كار عبور نمايد.كار را به صورت كلي تعريف مي‌شود.
ب – انواع كار : حال براي اين كه بدانيم كاري كه بر روي يك سيستم (مثلا سيستمي كه در اين آزمايش در نظر خواهيم گرفت) انجام مي‌دهيم ، چه نوع كاري است ، به بيان انواع كار مي‌پردازيم. انواع كاري كه معمولا در سيستم‌هاي ترموديناميكي با آنها برخورد داريم :
1- كار الكتريكي : هر گاه جريان الكتريكي مرزهاي يك سيستم را قطع كند ، بر روي آن سيستم كار الكتريكي انجام شده است.
2- كار مكانيكي : 1- كار مرز متحرك
2- كار محوري
3- كار حاصل از نيروي اصطكاك
1- كار مرز متحرك : با توجه به اين كه ، اين نوع كار در تفهيم معناي كار به ما كمك مي‌كند ، توضيح جامع‌تري در اين مورد داده مي‌شود. شكل (1) را در نظر بگيريد كه نمايش‌دهنده گازي است كه با يك غشاء از خلاء جدا شده است. حال فرض كنيد كه غشاء پاره مي‌شود و تمام حجم پر مي‌شود. با چشم‌پوشي از كاري كه به علت پاره شدن غشاء صورت مي‌گيرد ، مي‌توان اين سئوال را مطرح كرد كه آيا كاري در فرآيند انجام شده است يا نه ؟ اگر سيستم را گاز و فضاي خلاء فرض كنيم شكل 1- الف ، به سادگي نتيجه مي‌گيريم كه كاري انجام نشده است زيرا اتفاقي در مرزهاي سيستم رخ نداده است. اگر سيستم را گاز دز نظر بگيريم ، با تغيير حجم مواجه خواهيم بود و لذا مي‌توانيم كار را با انتگرال زير محاسبه كنيم :

[caption id="attachment_439792" align="alignnone" width="300"] دانلود فایل مجموعه گزارشکار آزمایشگاه ترمودینامیک در قالب فایل Word و pdf. گزارشکار حرفه ای آزمایشگاه ترمودینامیک[/caption]

دانلود گزارش کار آزمایشگاه ترمودینامیک به صورت word

تئوري
طرز كار موتور استيرلينگ را اولين بار در سال 1816 بيان كرد . مطابق با تعريف او ، اين دستگاه قادر است ، انرژي حرارتي را مستقيما به انرژي مكانيكي تبديل كند ، كه اين تبديل بدون استفاده از فرآيندهاي شيميايي صورت مي‌گيرد .
سيكلي كه بر مبناي آن موتور عمل مي‌كند ، از دو فرآيند دما ثابت ( ) و دو فرآيند حجم ثابت ( ) تشكيل مي‌شود . ( دو فرآيند حجم ثابت به كمك بازياب انجام مي‌شود ) .

شكل (1)
در شكل (1) به هواي داغ داخل سيلندر در نقطه با درجه حرارت نيرو وارد مي‌شود ، سپس به صورت همدما يا ايزوترم تا نقطه منبسط مي‌شود ، البته گرماي موردنياز براي موتور از طريق منبع حرارتي ( المنت ) تامين مي‌شود . سپس هوا از بازياب عبور كرده و طي يك تحول حجم ثابت از تا تا درجه حرارت خنك مي‌شود ، و سپس به صورت ايزوترم تا نقطه متراكم مي‌گردد. در اين حالت حرارت از موتور منتقل مي‌شود ، سرانجام هوا در حجم ثابت داغ شده تا به درجه حرارت برسد. ( داغ شدن هوا بوسيله عبور هوا از بازياب و در جهت عكس فرآيند است ) .
بايد توجه كرد گرمايي كه از بازياب در طول فرآيند حجم ثابت عبور مي‌كند ، معادل گرماي جذب شده از بازياب در طول فرآيند حجم ثابت مي‌باشد . بنابراين تنها تبادل حرارتي به يك منبع خارجي يا از يك منبع در طي دو فرآيند دما ثابت يا ايزوترم صورت مي‌گيرد ، بنابراين :
حرارت جذب شده در طي انبساط ايزوترم ( ) = حرارت توليد شده از منبع خارجي
حرارت انتقال يافته در طول تراكم ايزوترم ( ) = حرارتي كه به منبع خارجي منتقل مي‌شود
حرارت دفع شده – حرارت توليد شده = كار انجام شده
100*(حرارت ايجاد شده/کار انجام شده)=راندمان
به خاطر برگشت‌پذير بودن عملكرد بازياب ( ) ، سيكل استيرلينگ از نظر ترموديناميكي برگشتپذير بين دو دماي حداكثر و حداقل مشخص ، راندمان يكساني دارند .