Опыт№4.4 Изотермический процесс.

Цель работы: исследовать зависимость давления воздуха, находящегося внутри сосуда, от его объема.

Оборудование:

1. Сосуд с гофрированными стенками.

2. Ворот, с помощью которого можно изменять объем сосуда.

3. Манометр, соединенный шлангом с сосудом.

Рис.40. Демонстрация опыта

Ход работы

1. Соединим шлангом цилиндр и манометр, закроем кран, соединяющий манометр с внешним пространством.

2. При растянутом сосуде, стрелка манометра показывает ноль. При уменьшении объема воздуха в сосуде возрастает давление, что заметно по стрелке манометра.

3. Если продолжать уменьшать объем воздуха в сосуде, стрелка монометра будет показывать, что давление продолжает расти.

Рис.41. Демонстрация опыта

Вывод: в ходе опыта была установлена зависимость давления воздуха, находящегося внутри сосуда, от его объема. При уменьшении объема воздуха в сосуде возрастает давление.

Опыт№4.5 Изохорный процесс.

Цель работы: исследуем зависимость давления воздуха, находящегося в металлическом цилиндре с гофрированными стенками, от его температуры.

Оборудование:

1. Металлический цилиндр с гофрированными стенками.

2. Стеклянный сосуд

3. Штатив

4. Монометр

5. Чайник с горячей водой.

Рис.42. Демонстрация опыта

Ход работы

1. Соединим шлангом цилиндр и манометр, закроем кран, соединяющий манометр с внешним пространством.

2. Давление воздуха в цилиндре равно атмосферному. Стрелка манометра показывает ноль.

3. Изменим температуру воздуха в цилиндре, налив в стеклянный сосуд горячей воды.

4. По мере прогрева воздуха в цилиндре возрастает давление, при этом объем остается неизменным.

Вывод: изменение давления воздуха происходило из-за изменения его температуры.

4.4 Круговые процессы

Согласно определения кругового процесса (цикла), термодинамическая система (тело), выйдя из исходного состояния, проходит ряд промежуточных и снова возвращается в исходное состояние.

Рис.43.

Газ или тело, совершающее круговой процесс, называется рабочим телом.

При круговом движении точка, изображающая состояние рабочего тела, описывает замкнутую кривую. Т.к. конечное состояние совпадает с начальным, то изменение внутренней энергии ΔU = 0:

.

По первому началу термодинамики:

ΔА = ΔQ,

где ΔQ – полное количество тепла, полученное веществом;

ΔА – внешняя работа газа.

Уравнение ΔА = ΔQ надо понимать следующим образом: работа равновесного цикла определяется интегралом вида:

,

где А₁> 0 – работа расширения газа;

А₂< 0 – работа сжатия газа.

Результирующий тепловой эффект Q равен:

Q = Q₁ + Q₂,

где Q₁ > 0 – величина, характеризующая теплообмен рабочего вещества с термостатом более высокой температуры (нагревателем);

Q₂ < 0 – с термостатом более низкой температуры (холодильником).

а) если Q> 0, то A> 0 – рабочее тело получает тепло и совершает работу (превращает тепло в работу – цикл по часовой стрелке – прямой цикл,

б) если Q< 0, то A< 0 – рабочее тело отдает тепло и над ним совершается работа (превращение работы в тепло);

в) цикл обходится против часовой стрелки – обратный цикл.

А_1а21 > 0 – работа расширения газа.

А_2б12 < 0 – работа сжатия газа.

А_цикла= А_1а21 – А_2б12.

Работа прямого цикла А > 0 – соответствует действию нагревателя.

Работа обратного цикла А < 0 – соответствует действию холодильника.