Опис вимірювальної установки і методика вимірювань
П
рилад
Клемана і Дезорма складається з балона
з повітрям Б,
насоса Н,
водяного манометра М,
з’єднувальних трубок і крана К
(рис. 2.6.1).
Опишемо експеримент і покажемо, які термодинамічні процеси відбуваються на діаграмі станів газу в параметрах Р і V (рис. 2.6.2).
Закривши
кран К,
накачаємо в балон небагато повітря.
Коли температура повітря в балоні і
температура навколишнього середовища
зрівняються, тиск в посудині
буде більшим за атмосферний
:
; (2.6.7)
де
– гідростатичний тиск стовпа води в
коліні манометра;
– різниця рівнів у трубках манометра.
Відкриємо
на короткий час кран К,
щоб тиск у посудині зрівнявся з атмосферним
.
Закриємо
кран К.
Теплообміном повітря в балоні із
зовнішнім середовищем за час цього
процесу знехтуємо. Тому процес можна
вважати адіабатичним.
Запишемо рівняння Пуассона для переходу з I-го в II-й стан:
(2.6.8)
У
закритому балоні відбувається ізохоричний
процес
.
Через деякий проміжок часу внаслідок теплообміну температура в посудині, раніше знижена під час адіабатичного розширення повітря, зрівняється з кімнатною. Тиск стане рівним
(2.6.9)
де – різниця рівнів в трубках манометра.
У початковому I і кінцевому III станах повітря в балоні має однакову температуру. Точки 1 і 3 на діаграмі Р-V належать одній ізотермі, тому
|
(2.6.10) |
Перетворимо рівняння (2.6.8) і (2.6.10) до вигляду:
|
(2.6.11) |
|
(2.6.12) |
Звідси
|
(2.6.13) |
Використовуючи
(2.6.7) і (2.6.9) і враховуючи малі тиски
і
порівняно з атмосферним тиском
, розкладемо
і
у
ряд Тейлора, обмежуючись першими членами:
|
(2.6.14) |
|
(2.6.15) |
Підставляючи
(2.6.14), (2.6.15) і
у (2.6.13), одержимо робочу формулу
|
(2.6.16) |
Порядок виконання роботи
Таблиця 2.6.1
№ п/п |
|
|
|
,
мм
,
мм
Таблиця 2.6.2
|
|
, % |
|
||
Контрольні запитання До експерименту
Чому дорівнює коефіцієнт Пуассона для двохатомного газу?
4/3.
1.4.
5/3.
Яке рівняння є рівнянням стану для ідеальних газів?
Рівняння Пуассона.
Рівняння Клапейрона-Менделеева.
Рівняння Ван-дер-Ваальса.
У скільки разів коефіцієнт Пуассона для одноатомного ідеального газу більший, ніж для триатомного?
У 1.25 рази.
У 2 рази.
У 25/21 рази.
У яких станах на діаграмах
(рис. 2.6.2) газ має однакову температуру,
рівну кімнатній?
1 і 2.
2 і 3.
1 і 3.
Як зміниться температура газу під час його адіабатичного стиску?
Знизиться.
Підвищиться.
Не зміниться.
Чому дорівнює різниця тисків газу в точках 1 і 3 на діаграмах
(рис. 2.6.2)?
.
.
.
Який термодинамічний процес відбувається без теплообміну з навколишнім середовищем?
Ізотермічний.
Ізохоричний.
Адіабатичний.
Скільки ступенів свободи в молекулі двохатомного ідеального газу?
3.
5.
6.
При якому термодинамічному процесі зміна внутрішньої енергії дорівнює нулю?
При адіабатичному.
При ізохоричному.
При ізотермічному.
Чому дорівнює молярна теплоємність у адіабатичному процесі?
.
.
.