3.2 Методика проведення експерименту
Досвіди проводьте на установці, принципова схема якої наведена на рисунку 3.1, у такій послідовності:
– закрийте кран 5 і насосом 2 підніміть тиск у судині 1 до визначеного тиску ( за указівкою викладача), тиск при цьому контролюйте по рідинному манометру 4;
– після охолодження повітря в судині до температури навколишнього середовища (коли показання манометра не буде змінюватися) запишіть надлишковий тиск у судині ( РI над);
– відчиніть кран 5 і випустите повітря із судини, коли тиск у судині 1 знизиться до атмосферного (як тільки рівні рідини в правому та лівому колінах U - образного манометра дорівнюються Р2 над = 0), швидко закрийте кран 5;
– процес розширення повітря вважайте адіабатним через його скоротечність, у результаті адіабатного розширення температура повітря в судині 1 зменшується, тобто стає нижче температури навколишнього середовища, тому після закриття крана 5 починається процес ізохорного нагрівання повітря в судині за рахунок тепла навколишнього середовища й тиск у судині починає підвищуватися;
– коли температура в судині зрівняється з температурою навколишнього середовища (перестане змінюватися тиск у судині по показанню манометра), запишіть розмір тиску Р3 над;
– опит повторюєте декілька разів при інших значеннях Р1 (кількість досвідів за указівкою викладача);
– результати
досвідчених даних занесіть у таблицю
і зобразите процеси на діаграмі Р
(див. рис. 3.2).
1 – судина; 2 - насос; 3 - клапани; 4 - рідинний манометр;
5 - кран; 6 – термометр
Рисунок 3.1 - Схема експериментальної установки
1 – 2 – адіабатне розширення;
2 - 3 - ізохорний нагрів
Рисунок 3.2 - Р - діаграма процесів
3.3 Методика опрацювання досвідчених даних
Визначення
показника адіабати по формулі (3.5)
викликає визначені труднощі через
трудомісткість експериментального
визначення питомого обсягу наприкінці
процесу, тому цей параметр необхідно
виключити з формули. Для цього після
адіабатного розширення повітря зробіть
ізохорний нагрів до температури
навколишнього середовища. Отже, Т1
=
Т3
= Тзв,
тобто процес 1 - 3 ізотермічний ( умовно
показаний пунктиром). З закону Бойля -
Маріотта випливає Р1/Р3
=
,
тому що процес 2 - 3 ізохорний (
), тоді можна записати Р1/Р3
=
,
відкіля
,
і після підстановки замість
у рівняння (3.5) одержимо таке вираження
для визначення показника адіабати
(3.6
)
У рівняння (3.6) варто підставляти абсолютні значення Р1, Р2 і Р3 у Па ( Н/ м2), для цього експериментальні значення Р1, Р2 і Р3 спочатку розрахуйте в Па, а потім визначите абсолютні тиски Р1, Р2 і Р3. Дані занесіть у таблицю. Після визначення показника в кожному окремому експерименті підрахуйте середнє його значення Кср і визначите помилку експерименту. Зіставте експериментальні дані з літературних джерел і зробіть висновки про роботу.
Таблиця 3.1 - Результати вимірів і розрахункових даних
Номер опитів |
Надлишковий тиск, мм. вод. ст. |
Надлишковий тиск, Па (Н / м2) |
Атмосферний тиск, мм. рт. ст. |
Атмосферний тиск Па (Н / м2)
|
Абсолютний тиск Па (Н / м2) |
Показник адіабати К |
||||||
Р1 |
Р2 |
Р3 |
Р1 |
Р2 |
Р3 |
Р1 |
Р2 |
Р3 |
||||
Майте
на увазі, що 1 мм. вод. ст. = 1/0,102 Па, а 1 мм.
рт. ст. = 103
/ 7,5 Па.