Клеман-Дезорм
.docxМинистерство науки и высшего образования
Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное
Учреждение высшего образования
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)
Кафедра физики
ОТЧЕТ
Лабораторная работа по курсу общей физики
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОШЕНИЯ ТЕПЛОЕМКОСТЕЙ ГАЗА МЕТОДОМ КЛЕМАНА-ДЕЗОРМА
Проверил Выполнили
Преподаватель Студенты гр. 120-1
___________ Палешева Е.В. ___________ Бормотов Е.Д.
___________ Дашеев Ц.А.
Томск 2020
ВВЕДЕНИЕ
Целью работы является изучение адиабатического и изохорического процессов в газах, определение отношения теплоемкостей (коэффициента Пуассона) и числа степеней свободы.
1 ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКИ ИЗМЕРЕНИЙ
В
Водяной
манометр
качестве экспериментальной установки используется прибор Клемана-Дезорма, с помощью которого можно определить коэффициент Пуассона. Схема прибора представлена на рисунке 1.1.
Баллон
Насос
Клапан
Зажим
Подводящая
трубка
Рисунок 1.1 – Схема экспериментальной установки.
При проведении процесса, изображенного на рисунке 1.2, измерялись значения и .
Рисунок 1.2 – PVуд-диаграмма процессов в газе.
2 ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ
Коэффициент Пуассона (отношение молярных теплоемкостей газа Cv и Cp при постоянном давлении и при постоянном объеме соответственно):
. (2.1)
Погрешность прямых измерений разности давлений составляет:
(<p1,2>) = 5 мм. (2.2)
Относительная погрешность измерения <p1,2>:
. (2.3)
Абсолютная погрешность косвенного измерения (<p1>-<p2>):
. (2.4)
Относительная погрешность измерения (<p1>-<p2>):
. (2.5)
Относительная погрешность косвенного измерения <>:
. (2.6)
Случайная погрешность измерения <>:
, (2.7)
где N – число опытов.
Систематическая погрешность измерения <>:
. (2.8)
Суммарная абсолютная погрешность измерения <>:
. (2.9)
Суммарная относительная погрешность измерения <>:
. (2.10)
Среднее число степеней свободы молекулы газа:
. (2.11)
Абсолютная погрешность косвенного измерения <i>:
. (2.12)
Относительная погрешность измерения <i>:
. (2.13)
3 РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ АНАЛИЗ
Результаты прямых и косвенных измерений представлены в таблице 3.1.
Таблица 3.1 – Результаты прямых и косвенных измерений
Опыт |
p1, мм |
p2, мм |
(p1-p2), мм |
|
1 |
230 |
70 |
160 |
1,44 |
2 |
230 |
70 |
160 |
1,44 |
3 |
210 |
50 |
160 |
1,31 |
4 |
210 |
50 |
160 |
1,31 |
5 |
190 |
50 |
140 |
1,357 |
6 |
230 |
70 |
160 |
1,44 |
7 |
200 |
60 |
140 |
1,42 |
8 |
200 |
50 |
150 |
1,33 |
9 |
240 |
50 |
190 |
1,26 |
Ср. знач. |
215,5 |
57,7 |
157,7 |
1,367 |
Значения , внесенные в таблицу, рассчитаны по формуле (2.1):
.
Аналогично рассчитаны значения остальных опытов.
Относительная погрешность измерения <p1,2> по формуле (2.3), используя значение погрешности полученной в формуле (2.2):
.
Аналогично :
.
Абсолютную погрешность косвенного измерения (<p1>-<p2>) по формуле (2.4):
(мм).
Относительная погрешность измерения (<p1>-<p2>) по формуле (2.5):
.
Относительная погрешность косвенного измерения <> по формуле (2.6):
.
Случайная погрешность измерения <> по формуле (2.7):
.
Систематическая погрешность измерения <> по формуле (2.8) равна:
.
Суммарную абсолютную погрешность измерения <> рассчитывается по формуле (2.9):
.
Оценка качества измерений коэффициента Пуассона.
По формуле (2.10) рассчитывается суммарная относительная погрешность измерения <>:
.
Среднее число степеней свободы молекулы газа находится по формуле (2.11):
.
Расчёт абсолютной и относительной погрешности измерения <i> произведён по формулам (2.12) и (2.13) соответственно:
.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате проделанной работы были рассчитаны среднее значение коэффициента Пуассона для воздуха и среднее число степеней свободы газа:
<> = 1,367 ± 0,054;
= 4 %;
<i> = 5,44 ± 0,83;
= 15,25 %.
При изучении адиабатического и изохорического процессов в газах на примере определения отношения теплоемкостей газа, доказана справедливость формулы нахождения коэффициента Пуассона: .