Описание установки

Установка для определения коэффициента Пуассона представляет собой герметичный баллон, в который накачивается воздух. Давление в баллоне А измеряется с помощью манометра М (рис.3).

Рис. 3.

В баллон накачивают воздух при закрытом кране. Давление воздуха в баллоне повысится и станет равным P₁=P₀+h₁, h₁ – избыток давления воздуха в баллоне при атмосферном давлении. В результате сжатия воздуха при закачивании его в баллон температура воздуха в баллоне повышается и окончательное давление в баллоне h₁ устанавливается тогда, когда температура воздуха внутри сосуда сравняется благодаря тепло проводимости стенок с температурой окружающей среды Т₁.

Три параметра T₁V₁P₁ характеризуют установившееся состояние газа в баллоне. Открыв на короткое время кран К, дают воздуху возможность адиабатически расширяться, давление в баллоне сравнивается с атмосферным; масса воздуха, оставшегося в баллоне, займет теперь больший объем V₂. Температура воздуха в баллоне вследствие адиабатического расширения понижается до температуры Т₂. Три T₂V₂Р₂ характеризуют состояние газа после расширения. Если после расширения кран закрыть, то давление внутри сосуда начнет возрастать вследствие того, что охладившийся в результате расширения воздух снова станет нагреваться при теплообмене с окружающей средой; наряду с этим и растет давление. Возрастание давления прекратиться, когда температура воздуха в сосуде сравняется с температурой окружающей среды. Объем массы воздуха останется равным V₂, давление P₂=P₀+h₂, где P₀ – атмосферное давление, h₂ – показание манометра. Три параметра T₂V₂Р₂ характеризуют это состояние газа.

Для двух состояний газа при комнатной температуре можно записать уравнение Бойля-Мариотта:

P₁ V₁= P₂V₂ (18)

Процесс адиабатического расширения описывается уравнение Пуассона:

P₁ V^γ₁= P₂V^γ₂ (19)

Решая уравнение (18) и (19) относительно γ, получают:

Разложив L_nP₁ и L_nP₂ в ряд Тейлора и ограничившись в этом случае двумя первыми членами ряда, получим:

(20)

Выполнение работы

1. При закрытом кране К накачивают насосом воздух в баллон А. Выждав 2-3 минуты, пока благодаря теплообмену температура в баллоне не станет равной комнатной, измеряют избыточное давление h₁.

2. Открывают кран К и в момент, когда стрелка манометра покажет h=0, быстро закрывают кран. Выждав 2-3 мин., пока газ. Охлажденный при адиабатическом расширении , нагреется до комнатной температуры, измеряют избыточное давление h₂.

3. По формуле (20) вычисляют значение γ.

4. Опыт проводят 5-6 раз.

5. Рассчитывают среднее значение γ и вычисляют средне – квадратичную ошибку измерений и относительную погрешность в %.

6. Результаты заносят в таблицу.

№ ПП	h1	h2	γ	Δγ