Порядок выполнения работы. Первый способ определения отношения теплоемкостей (по формуле 25).
1. Соедините с помощью крана К баллон с насосом.
2. Накачайте насосом воздух в баллон, сделав 2-3 оборота ручкой насоса, не больше. Кран К перекрыть.
3. Подождите 2-3 мин., пока воздух в баллоне не охладится до комнатной температуры, т.е. давление в баллоне перестанет изменяться, уровни жидкости в манометре не будут смещаться и дадут разность, равную Н. Измерить величину Н в наименьших делениях, нанесенных на шкале манометра.
4. Поверните кран К так, чтобы воздух в баллоне соединился с атмосферой; дайте воздуху достаточно быстро, т.е. адиабатно расшириться. Кран К перекройте в момент, когда прекратится звук, возникающий при выходе воздуха, или же в момент, когда уровни жидкости в обоих коленах манометра сравняются (примерно 1-2 с.).
5. Измерьте новую разность уровней жидкости в манометре, когда охлажденный при адиабатном расширении газ снова нагреется до комнатной температуры (примерно через 2-3 мин. после закрытия крана).
6. Опыт повторите 7 раз при различных значениях Н, данные занесите в таблицу 1.
7. Сравните полученное значение gср со значением g, вычисленной теоретически по формуле (16), считая воздух двухатомным газом.
8. Для любой строки таблицы 1, определив относительную погрешность, рассчитайте по (28) приборную погрешность, считая величину абсолютной погрешности DH=Dh равной половине наименьшего деления шкалы манометра.
;
Dgпр
= eg
gср
, (28)
Окончательный результат запишите в виде:
g = gср ± Dg eg = ....... %
Таблица 1.
|
№№ |
H, дел. |
h, дел. |
g по ф-ле (25) |
gср |
Dgi = =êgср-gi ê |
Dgср |
Dgприб по ф-ле (28) |
Dg (max: Dgср,Dgприб.) |
g по ф-ле (16) |
|
1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Второй способ определения отношения теплоемкостей (по формуле 27).
1. Повторите пункты 1, 2, 3, описанные в предыдущем опыте.
2. Поверните кран К так, чтобы воздух в баллона соединился с атмосферой и одновременно включите секундомер. Держите кран открытым 5 с и быстро его закройте.
3. Через 2-3 мин., пока температура в баллоне не станет равной температуре окружающей среды, отсчитайте разность h' уровней в манометре.
4. Повторите опыт при одном и том же значении Н (делая одно и то же количество оборотов ручкой насоса), выдерживая кран открытым время t, равное 5,10, 15, 20, 25 и 30 с.
5. Данные занесите в таблицу 2.
6. На миллиметровой бумаге постройте график ln h¢ = f(t).
7. Из графика вычислите величину ln hист ,соответствующую t=0, и величину hист.
8. По формуле (27) вычислите значение g .
9. Сравните величину gср , вычисленную первым и вторым способом с теоретически вычисленным значением g ,объясните расхождение величин.
Таблица 2
|
t, c |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
|
H=const, дел. |
|
|
|
|
|
|
|
h¢, дел. |
|
|
|
|
|
|
|
ln h¢ |
|
|
|
|
|
|
|
ln hист |
| |||||
|
hист |
| |||||
|
|
| |||||
Контрольные вопросы для допуска к работе.
1. Дайте определение удельной и молярной теплоемкостей.
2. Объясните почему Cp больше Сv ?
3.Что называется адиабатным процессом? Как он осуществляется в данной лабораторной работе?
4.
В чем заключается cущность метода
Клемана-Дезорма в определении
.
5. Перечислите процессы, происходящие с воздухом, находящемся в баллоне, во время проведения эксперимента
6. Поясните, что обозначают величины Н и h в формуле (25), как практически их измерить?
7.
Каким образом второй способ определения
уточняет первый способ?
8. Каков смысл величины hист? Как определить значение этой величины?
Контрольные вопросы для защиты работы.
1. Первое начало термодинамики. Теплоемкости (удельная, молярная), их связь между собой; молярная теплоемкость при постоянном объеме и постоянном давлении, их связь между собой и числом степеней свободы.
2. Адиабатный процесс. Вывод формулы Пуассона.
3. Вывод расчетных формул (25) и (27).
4. Сущность второго способа определения g по формуле (27).
5. Вывод формулы (28) для расчета приборной погрешности.