Таврический национальный университет им. В.И. Вернадского

Кафедра экспериментальной физики

Лабораторная работа № 2

ИЗУЧЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ТЕРМИЧЕСКОГО КОЭФФИЦИЕНТА

ДАВЛЕНИЯ ГАЗА ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ

Симферополь 2002

ИЗУЧЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ТЕРМИЧЕСКОГО КОЭФФИЦИЕНТА ДАВЛЕНИЯ ГАЗА ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ.

ОБОРУДОВАНИЕ:

Стеклянный сосуд, манометр, сушильный шкаф, насос.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ РАБОТЫ.

Из уравнения состояния идеального газа (1)

(1)

следует, что изменение температуры газа при постоянном объеме сопровожда­ется изменением его давления. Это свойство газа характеризуется величиной, на­зываемой термическим коэффициентом давления [ТКД], который определяется как отно­сительное изменение давления при изменений температуры на единицу:

(2)

где символ V у производной означает, что она вычисляется при постоянном объеме. Здесь dТ – изменение температуры, вызывающее изменение давления на величину dР. Дифференцируя (1) по Т и принимая при этом V постоянным, получим:

(3)

Из (1) – (3) следует, что

(4)

то есть ТКД обратно пропорционален абсолютной температуре.

Формула (4) для ТКД относится лишь к идеальным газам. Однако само поня­тие ТКД и его определение, выражаемое формулой (2), применимо к любому ве­ществу.

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

Установка для измерения ТКД газа (воздуха) изображена на рис.1. Она состоит из сушильного шкафа 1. Нагрев включается выключателем 2, Температура устанавливается регулятором 3. Контроль температуры производится термометром 6.Внутрь сушильного шкафа помещен стеклянный баллон 4, соединенный резиновым шлангом 7 с манометром 8 и насосом 5. Доступ воздуха в баллон может быть ограничен с помощью крана 9.

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

1. Ознакомиться с установкой.

2. Открыть кран 9 .Откачи­вать воздух из баллона до тех пор, пока давление в нем не станет равно приблизительно 0,5 атмосферного.

3. Перекрыть кран 9 и включить подогрев. После того, как температура нач­нет повышаться, фиксировать ее значения через каждые 5⁰С и соответст­вующие показания манометра. Измерения проводить до тех пор, пока температура не достигнет 50⁰С.

ВЫЧИСЛЕНИЯ

По результатам измерений строится график зависимости давления воздуха в баллоне от температуры, имеющий вид прямой линий. По тангенсу угла наклона этой линий к оси температуры определяется производная , подставляя которую в (2) и используя полученную зависимость давления от температуры, находим зависи­мость α от температуры. Эта зависимость изображается графически. На том же графике для сравнения строится теоретическая зависимость (4).

ВОПРОСЫ, КОТОРЫЕ НЕОБХОДИМО ЗНАТЬ

ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.

1. Законы идеальных газов.

2. Термический коэффициент давления.

ЛИТЕРАТУРА.

1. А.К. Кикоин, И.К. Кикоин. Молекулярная физика.- М.: Наука, 1976.

2