Порядок выполнения работы

1. Записать параметры состояния атмосферного воздуха – температуру и давление – в протокол наблюдений.

Протокол наблюдений

, К	, Па	, мм вод. ст.	, мм вод. ст.	, мм вод. ст.

2. С помощью насоса произвести нагнетание воздуха в бак до избыточного давления , величина которого ограничивается высотой трубок манометра. В результате температура воздуха в баке несколько возрастет.

3. Выждать 5-7 минут, в течение которых воздух в баке охладится до температуры . О достижении этой температуры можно судить по установившемуся показанию жидкостного манометра. Величину избыточного давления в миллиметрах водяного столба записать в протокол наблюдений.

5. Резко открыть кран и следить за показаниями манометра. При достижении равенства уровней воды в трубках манометра, т. е. после расширения воздуха в баке до давления , кран закрыть и снова следить за показаниями манометра.

В результате расширения воздуха температура в баке уменьшится до . Поэтому после закрытия крана воздух станет нагреваться вследствие теплообмена с окружающей средой через стенки бака. Процесс нагревания воздуха происходит по изохоре 2 – 3 с возрастанием давления до (см. рис. 2.1).

6. После полного прекращения роста давления в баке измерить и записать в протокол наблюдений избыточное давление в конце изохорного процесса.

Обработка экспериментальных данных

1. Вычислить значения абсолютных давлений в точках 1, 2 и 3 (см. рис. 2.1) по формулам:

,

,

.

2. Вычислить показатель политропы по формуле (2.3).

3. Принимая значение плотности воздуха из табл.4 при температуре окружающей среды найти его массу по формуле , где: – объем бака, а затем вычислить удельный объем воздуха .

4. Используя уравнение политропы, вычислить удельный объем , и температуру в точке 2 по уравнению: .

5. Принимая значение энтропии в точке 2 за начало отсчета, вычислить ее в точке 1 в процессе политропного расширения по формуле: , т.к. воздух в процессе 1 - 2 расширяясь, отдает тепло, а это приводит к уменьшению энтропии (от точки 1 до точки 2). Величина принимается по таблице как средняя между температурами и , показатель адиабаты для воздуха принять равным 1.4.

6. Рассчитать увеличение энтропии в конце изохорного процесс 2-3 по формуле: .

7. По результатам измерений и вычисленных значений построить графики политропного процесса в координатах При выборе масштабов учитывать реальные диапазоны изменения параметров состояния воздуха.

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Какой процесс называется политропным?

2. В каких пределах может изменяться показатель политропы в различных процессах?

3. Как определить работу расширения газа и количество подводимой теплоты в политропном процессе?

4. В каких политропных процессах теплота к газу подводится, а в каких отводится?

5. Как с помощью лабораторной установки определить показатель адиабаты?

6. Как на лабораторной установке осуществить изотермическое расширение воздуха?

7. Указать на диаграмме (см. рис. 2.1) точку, соответствующую состоянию воздуха в лаборатории во время проведения опыта.

8. Энтропия и ее физический смысл. Почему она возрастает в рассмотренных процессах? Может ли она убывать?

Лабораторная работа № 3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОЕМКОСТИ ВОЗДУХА

Назначение работы. Углубление знаний о теплоемкостях газов, ознакомление с методикой опытного определения теплоемкости и получение навыков в проведении эксперимента.