1. Мета роботи

1.1 Засвоїти основні закономірності молекулярної фізики і основ термодинаміки.

1.2 Експериментально визначити відношення теплоємності при постійному тиску до теплоємності при постійному об'ємі для повітря методом

Клемана-Дезорма.

2 Прилади і обладнання

2.1 Балон, що герметично закривається.

2.2 Манометр.

2.3 Насос.

3 Вказівки з технки безпеки

3.1 Дотримуйтеся обережності при роботі зі скляними частинами експериментальної установки.

3.2 Не створюйте у балоні тиску, що перевищує граничне значення по шкалі манометра.

4 Коротка теорія

Задачею термодинаміки є вивчення фізичних об'єктів, що складаються з великого числа частинок, без з'ясування мікроскопічних механізмів явищ, що вивчаються. Самі об'єкти дослідження характеризуються при цьому макроскопічними параметрами (р, V, T) і називаються термодинамічними системами. Розглянемо деякі поняття термодинаміки.

Внутрішньою енергією тіла називається енергія цього тіла за врахуванням кінетичної енергії тіла як цілого і потенційної енергії тіла в зовнішньому полі сил. У багатьох практично цікавих випадках під внутрішньою енергією системи можна вважати суму кінетичних енергій теплового руху, її частинок і потенційних енергій, їх взаємодії один з одним.

В ідеальному газі потенційною енергією взаємодії молекул нехтують. Тому внутрішня енергія ідеального газу рівна сумі кінетичних енергій теплового руху його молекул.

Внутрішня енергія системи є функцією стану системи, тобто приймає значення, властиве цьому стану, незалежно від походження системи. Отже, зміна внутрішньої енергії системи, при переході з одного стану в інший, буде завжди рівна різниці значень внутрішньої енергії у цих станах, незалежно від процесу або сукупності процесів, що привели до переходу системи з одного стану в інший.

Внутрішня енергія одного моля ідеального газу дорівнює

(1)

Робота, яка здійснюється системою над зовнішніми тілами, може бути виражена через тиск і зміну об'єму системи:

dA = Fdh = pSdh = pdV . (2)

Робота є міра механічної енергії, передається від однієї системи до іншої. Цей тип передачі енергії завжди пов'язаний з переміщенням макроскопічни х частин системи і зовнішніх тіл, що впливають на систему. Робота не є функцією стану системи, оскільки залежить від способу її здійснення, тобто виду процесу, що переводить систему з одного стану в інше.

Робота, яка здійснюється газом при зміні об'єму, згідно (2) рівна

(3)

За допомогою співвідношення (3) легко можна отримати вирази для роботи при різних процесах.

Для ізохорного процесу (V = сопst)

А₁₂= 0.

Для ізобаричного процесу (р = const)

А₁₂= р(V₂ –V₁ ).

Для ізотермічного процесу (Т=const)

Графічно робота визначається площею криволінійної трапеції під графіком процесу, зображеного на діаграмі (р,V).

Кількість теплоти (або просто теплота) Q - це кількісна міра ,яка передає від однієї системи до іншої енергію хаотичного руху молекул за допомогою теплообміну. Теплообмін - це процес обміну енергією між тілами, не пов'язаними з переміщенням макроскопічних тіл або їх частин. Теплота, так само, як і робота, не є функцією стану системи, оскільки вона залежить від особливостей процесу передачі теплоти.

Перший закон термодинаміки є найбільш загальним законом збереження енергії термодинамічних систем і свідчить: теплота, що передається системі, витрачається на приріст внутрішньої енергії системи і на здійснення системою роботи над зовнішніми тілами

(4)