Порядок выполнения работы

Для определения по формуле (26) необходимо измерить две величины и

- h₁ - разности уровней в коленах манометра при установившемся давлении после накачивания воздуха;

- h₂ - разности уровней после совершения адиабатического расширения и теплообмена с окружающей средой.

1. Накачивают с помощью насоса воздух в баллон так, чтобы разность уровней в коленах манометра была 250 – 280 мм. Выжидают 2 – 3 минуты (не меньше), чтобы падение давления полностью прекратилось. Кран 3 должен быть закрыт.

2. Отсчитывают разность уровней h₁ с точностью до 1 мм.

Производят адиабатическое расширение. Для этого нажимают кнопку 4 и держат её нажатой 1 – 2 секунды.

3. Выжидают 2 – 3 минуты. Снимают новую разность уровней h₂ также с точностью до 1 мм.

4. Те же измерения повторяют 5 раз. По формуле (26) вычисляют для каждого измерения показатель адиабаты. Все данные сводят в таблицу.

Таблица

№ опыта

Уровень в левом колене

Уровень в правом колене

h1 , мм.

Уровень в левом колене

Уровень в правом колене

h2 , мм.

γ

Обработка результатов измерений

Результаты отдельных экспериментов будут отличаться друг от друга (случайный разброс), что приводит к появлению случайных погрешностей в определении . Исключить случайные погрешности, так же и систематические погрешности, связанные с определением , нельзя. Они должны быть оценены для возможности критического анализа эксперимента. Точность эксперимента оценивают с помощью некоторой средней ошибки.

В теории вероятностей показывается, что ожидаемое значение такой средней ошибки полн. следует вычислять по формуле:

,

где - случайная погрешность;

- систематическая ошибка.

Затем по формуле: , где , рассчитывают относительную погрешность в определении .

Рассмотрим вычисление . Вопросами оценки случайных погрешностей занимается теория ошибок. Согласно этой теории, значение случайных погрешностей при большом (число измерений) подчиняется статистической закономерности, которая называется законом распределения погрешностей.

При определении , как показывает эксперимент, таким законом распределения является закон Гаусса (нормальный закон). Согласно этому закону случайные погрешности не должны превышать значения некоторой предельной (случайной) погрешности, которая выражается в виде

.

Случайные погрешности в определении появляются за счет измерения и связаны с тем, что практически невозможно осуществить в каждом опыте точного совпадения длительности открывания баллона со временем адиабатического расширения.

Погрешности в измерении носят систематический характер и определяются ценой деления миллиметровой шкалы.

Систематическую погрешность находят по правилам отыскания погрешности для косвенных измерений по формуле

,

где - систематическая погрешность при измерении .

Пользуясь полученным числовым значением , по формуле (17) оценивают число степеней свободы молекул воздуха.