TH5 Expansionsvorgang eines perfekten Gases Didaktische Ausrüstung Berufsausbildungsausrüstung Thermische Laborausrüstung
BESCHREIBUNG
Das Gerät besteht aus zwei bodenstehenden, miteinander verbundenen starren Behältern, von denen einer für den Betrieb unter Druck und der zweite für Vakuum ausgerüstet ist.
Eine elektrisch betriebene Luftpumpe, die an der Oberseite der Behälter angeschlossen ist, ermöglicht zusammen mit Ventilen und Hähnen, den entsprechenden Behälter je nach Bedarf für die Unterrichtsübung unter Druck zu setzen oder zu evakuieren.
Die Behälter können unabhängig voneinander oder zusammen verwendet werden, um verschiedene thermodynamische Prozesse auszuwerten. Ein an jeden Behälter angeschlossener Drucksensor und ein Temperatursensor in jedem Behälter ermöglichen die kontinuierliche Überwachung der Änderungen der Eigenschaften der in den Behältern enthaltenen Luft.
Beide Behälter bestehen aus klarem, starrem Kunststoff, der eine leichte Isolierung zwischen der Luft im Behälter und der Umgebung bietet, um Erwärmung/Abkühlung zu reduzieren. Dadurch kann jeder Behälter und sein Inhalt auch relativ schnell wieder auf Umgebungstemperatur zurückkehren.
Das Fassungsvermögen des unter Druck stehenden Behälters beträgt ungefähr 23 Liter.
Das Fassungsvermögen des evakuierten Behälters beträgt ungefähr 9 Liter.
Jeder Behälter weist die folgenden Merkmale auf:
Anschluss an die Luftpumpe über ein Absperrventil, um den Behälter unter Druck setzen/evakuieren zu können
Anschluss an einen piezoresistiven Sensor zur Messung des Drucks/Vakuums im Behälter (Bereich beider Sensoren ±34,5 kN/m2)
Anschluss an ein Rohr mit großem Durchmesser und Ventil zur Druckentlastung/Druckbeaufschlagung des Behälters in die Atmosphäre (das Ventil wird schnell geöffnet und geschlossen, um eine kleine stufenweise Druckänderung zu ermöglichen)
Verbindung zwischen den beiden Behältern über ein Rohr mit großem Durchmesser und Ventil (schnelle Änderung) und ein Rohr mit kleinem Durchmesser und Nadelventil (allmähliche Änderung)
Schnell reagierender Thermistor zur Überwachung der Lufttemperatur im Entlastungsventil, um Überdruck zu verhindern
Alle Stromversorgungen, Signalaufbereitungsschaltkreise usw. sind in einer einfachen elektrischen Konsole mit entsprechenden Stromschutzeinrichtungen und einem RCD zum Schutz des Bedieners enthalten. Die Konsole ist so konzipiert, dass sie auf einer Werkbank über den Druck- und Vakuumbehältern steht und verfügt über elektrische Anschlüsse für die Luftpumpe und Sensoren.
Die Messwerte der Drucksensoren und Thermistoren werden auf einem gemeinsamen digitalen Messgerät mit Wahlschalter an der Vorderseite der Konsole angezeigt.
Alle wichtigen elektronischen Sensoren, die am Gerät verwendet werden, bieten Ausgänge für die Datenaufzeichnung und -analyse. Der mit dem Gerät gelieferte Datenlogger dient über einen USB-Anschluss als Schnittstelle zwischen dem Gerät und dem Computer des Benutzers.
Das optionale Lernsoftwarepaket ermöglicht die Datenaufzeichnung und das Zeichnen von Diagrammen und bietet vollständige Anweisungen zum Einrichten der Geräte und Durchführen der Experimente.
Alle zugehörigen Theorie- und Hilfetexte werden bereitgestellt. Die Software erfordert einen Computer (nicht im Lieferumfang enthalten) mit Windows 7 oder höher und einem USB-Anschluss.
Ein vom Benutzer bereitgestellter Diagrammschreiber kann ebenfalls verwendet werden.
Da die Unterrichtsübungen die Beobachtung und Aufzeichnung der vorübergehenden Druck- und Temperaturreaktionen erfordern, ist eine dieser Aufzeichnungsoptionen erforderlich.
EXPERIMENTELLE INHALTE
Unterrichtsübungen ermöglichen es den Studierenden, sich mit den folgenden Themen vertraut zu machen:
Die nicht fließende Energiegleichung
Das Verhalten eines idealen Gases und seine beschreibenden Gleichungen
Ein adiabatischer reversibler Prozess (isentropische Expansion)
Ein Prozess mit konstantem Volumen
Ein adiabatischer irreversibler Prozess
Umrechnung von Druckeinheiten
Ein Prozess mit konstanter innerer Energie
Polytropische Prozesse mit dem Grenzfall n = Gamma
Umrechnung von Druckeinheiten
Überdruck und absoluter Druck
Die instationäre Strömungsenergiegleichung (im Vakuummodus)
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untersuchung.
