Задание 1. Определение показателя адиабаты атмосферного воздуха с учётом теплообмена

В этом случае, чтобы использовать уравнение (3.16) и график на рис. 3.3, нужно обеспечить одинаковые начальные условия: давление р₁ и температуру Т₁. Будем считать, что второе условие заведомо выполняется, а для выполнения первого условия следует накачивать воздух в баллон до одного и того же значения H. Достаточно приемлемые результаты получаются, если производить накачивание каждый раз с атмосферного давления, в медленном темпе, с одинаковым числом качков насоса.

1. Откройте кран K (см. рис. 3.1) и, выждав около минуты, закройте его.

2. Создайте в баллоне избыточное давление, накачивая воздух в баллон. Следите при этом за показаниями манометра и считайте число качков.

3. Дождитесь, пока температура в сосуде не сравняется с температурой в лаборатории. Определите по манометру величину H₀ и запишите в табл. 3.1.

4. Откройте кран K одновременно с включением секундомера и через время t₁ быстро закройте его. Значение времени t₁ задаёт преподаватель. Его нужно записать в табл. 3.1 числом (например, 4,0 с вместо t₁)

5. Выждите, пока давление в баллоне не стабилизируется, определите по манометру величину h', запишите в табл. 3.1 в столбец с t = t₁.

Таблица 3.1

Параметры	Время расширения, с
	t1	t2	t3	t4	t5	0
h'						h0 =
lnh'						lnh0 =
H0 » const						áH0ñ =

6. Проведите аналогичные измерения по пп. 1–5, оставляя кран открытым в течение времени t_n = nt₁, где п = 2, 3, 4, 5. Значения t_n, h', H₀ записывайте в табл. 3.1. Последний столбец таблицы заполняется после расчётов и построения графика (см. рис. 3.3)

Анализ и обработка результатов измерений

1. Найдите значения lnh' и среднее значение H₀, занесите их в табл. 3.1.

2. По данным из табл. 3.1 постройте график зависимости lnh' от времени t. В соответствии с правилами построения графиков начальное значение масштаба по оси lnh' выбирается близким к минимальному значению lnh' из табл. 3.1.

3. Определите по графику lnh₀ (см. рис. 3.3), запишите в табл. 3.1.

4. По найденному логарифму определите h₀ и по формуле (3.14) вычислите уточнённое значение показателя адиабаты ₀.

5. Оцените погрешности определения ₀ этим способом (см. определение погрешности косвенных измерений, стр. 9).

6. По полученному среднему значению показателя адиабаты вычислите экспериментальные значения числа i степеней свободы молекул воздуха.

7. Найдите теоретическое значение i_теор, руководствуясь формулами (3.2), (3.7), (3.8) и химическим составом воздуха (см. прил. 2).

8. Сравните Ваше экспериментальное значение числа степеней свободы с теоретическим значением и оцените степень несовпадения в процентах.

9. Сформулируйте и запишите обобщающий вывод.