Расчётные формулы.

Процесс нагрева воздуха в ёмкости с постоянным объёмом можно описать законом Шарля. Для двух состояний газа запишем

p₁ = p_O (1 + a t₁ ); p₂ = p_O ( 1 + a t₂ ), ( 1 )

где: р₁ и р₂ – давление воздуха в ёмкости в первом и втором термодинамическом состоянии; р_О – давление воздуха пари нормальных условиях; - температурный коэффициент давления.

Из соотношений (1), исключая p_O , получим выражение для термического коэффициента давления

. (2)

Для указанных двух состояний, величины давлений воздуха в ёмкости можно определить по положению мениска в герметизированном колене манометра Н₁ и Н₂. При этом предполагается, что уровень жидкости в герметизированном колене манометра ниже на 4-5 см, чем уровень в колене, соединённым с ёмкостью. На основании этого можно записать

p₁ = p^/₁ - r g H₁ ; p₂ = p^/₂ - r g H₂ , (3)

где p^/₁ и p^/₂ – давление воздуха в закрытом колене манометра;

H₁ и H₂ – разность уровней воды (или масла) в манометре;

r – плотность воды (или масла);

g – ускорение силы тяжести.

Для воздуха, находящегося в закрытом колене манометра при постоянной температуре в лаборатории можно применить закон Бойля-Мариотта, который для наших двух состояний запишется в виде

p^/₁ h₁ = p^/₂ h₂ , ( 4 )

где h₁ и h₂ – высота столба воздуха в закрытом колене манометра в первом и втором состоянии соответственно.

Из уравнений (1), (3) и (4) можно определить температурный коэффициент давления

. (5)

Если пренебречь первым слагаемым, то из (5) следует

. (6)

Содержание отсчета

В отчет должны быть включены:

1. схема и описание лабораторной установки;

2. порядок проведения работы, основные теоретические положения;

3. таблица наблюдений и расчетные данные;

4. ответы на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы.

1. О чем говорит закон?

2. В чем смысл закона Бойля-Мариотта?

3. Что такое универсальная газовая постоянная?

4. Закон Шарля говорит о том, что…?

5. Приведите закон Клапейрона

Общие рекомендации по содержанию отчета

Отчет по каждой лабораторной работе должен содержать:

а) цель работы;

б) краткое описание математической модели процесса;

в) схему экспериментальной установки;

г) результаты проведенных исследований в виде таблиц и графиков;

д) ответы на контрольные вопросы;

е) выводы: содержать краткую аннотацию 2-3 предложения по теме проведенного исследования, где отражается место работы в теории, значимость, полнота проведенного исследования и свои замечания по конкретному проведению лабораторной работы.

Отчет оформляется в отдельной тетради, в которую добавляются последующие отчеты. Отчет должен быть защищен до проведения следующей работы. Каждый отчет подписывается ведущим преподавателем, который в итоге делает заключение о допуске студента к сдаче экзамена (зачета).