Порядок выполнения работы

1. Закрыть кран 3 и, осторожно нагнетая воздух насосом в баллон, пока разность уровней не достигнет 20-25 см.

2. Когда давление в баллоне окончательно установиться (закончится процесс 2 изохорического охлаждения и установиться состояние 2), показателем чего служит прекращение движения уровней в коленях манометра, производят отчет разности уровней и записывают показания в таблицу.

Таблица–Экспериментальные и расчетные значения

№ опыта	1	2	3	4	5	6	7	8
h1i
h2i
γi

3. Открыть кран 3 и как только уровни жидкости в коленях манометра выровняются, тут же закрыть его.

4. Когда закончится процесс 4 изохорического нагревания и установится состояние 4 (перестанут смещаться уровни жидкости) измерить разность уровней и полученный результат занести в таблицу.

5. Повторить эксперимент 7-8 раз.

Обработка результатов измерений

1. По формуле (9.8) рассчитайте значение показателя адиабаты для каждого опыта, а результаты запишите в таблицу.

2. Рассчитайте среднее значение .

3. Оцените абсолютную погрешность .

4. Оцените относительную погрешность .

5. Окончательный результат запишите в виде:

Контрольные вопросы

1. Что называется внутренней энергией идеального газа и как определяется?

2. Что называется числом степеней свободы механической системы и как она определяется для молекул газа?

3. Сделайте вывод формулы для определения внутренней энергии многоатомного газа.

4. Первый закон термодинамики и его применение к изопроцессам и адиабатическому изменению состояния.

5. Адиабатический процесс и вывод уравнения Пуассона.

6. Теплоемкости тела и их связь между собой.

7. Показать, что отношение молярных теплоемкостей равно коэффициенту Пуассона.

8. Как определяется количество теплоты, которое необходимо передать телу, чтобы изменить его температуру?

9. Вычислите теоретические значения показателя адиабаты для иНе.

10. Опишите процессы и состояния газа, которые были проделаны в данном лабораторном эксперименте.

10. Определение изменения энтропии

9. определить изменение энтропии при изохорическом охлаждении и нагревании газа.

21. стеклянный баллон с краном, соединенный с водяным манометром и ручным насосом.

Краткая теория

Основу термодинамики составляют два начала. Первое начало устанавливает количественные соотношения, имеющие место при превращениях энергии из одних видов в другие. Оно утверждает: количество теплоты ⁵, переданное системе, увеличивает ее внутреннюю энергию на и превращается в работу, совершаемую системой против внешних сил:

. (10.1)

Второе начало термодинамики определяет условия, при которых возможны превращения энергии, т.е. определяет возможные направления процессов, происходящих в системе.

Величины, характеризующие состояния системы, называются параметрами состояния. Состояние системы, при котором все параметры имеют значения, остающиеся неизменными сколь угодно долго, называется равновесным. Равновесный процесс может быть проведен в обратном направлении (обратный процесс) через те же промежуточные состояния, что и прямой.

Функция S, дифференциал которой

, (10.2)

называется энтропией системы. Здесь – количество полученного системой при обратном процессе тепла,Т– температура системы.

Если количество теплоты сообщается системе в ходе необратимого процесса, то энтропия возрастает как вследствие сообщения тепла, так и вследствие необратимости процесса. Поэтому

. (10.3)

Формулы (10.2) и (10.3) можно объединить

. (10.4)

Знак равенства относится к обратимым, знак неравенства – к необратимым процессам.

Состояние макроскопического тела или макросостояние может быть осуществлено различными способами, каждому из которых соответствует некоторое микросостояние тела. Число различных микросостояний, соответствующих данному макросостоянию, называется статистическим весом или термодинамической вероятностью макросостояния Ω. Энтропия системы пропорциональна Ω:

. (10.5)

Энтропия изолированной системы при протекании необратимого процесса возрастает, стремясь к максимуму. Действительно, изолированная система переходит из менее вероятных в более вероятные состояния, что сопровождается ростом Ω и S. Это максимальное значение достигается системой, когда она переходит в состояние термодинамического равновесия:

, (10.6)

. (10.7)

Энтропия изолированной системы не может убывать:

. (10.8)

Это утверждение одна из формулировок второго начала термодинамики.

Изменение энтропии в обратимом процессе равно

. (10.9)

По знаку можно судить о направлении протекания термодинамического процесса.