Metodichki_k_virtualke

верхнее положение, дождитесь установления температуру в цилиндре, выключите режим ЦИРК левого термостата, дождитесь стекания воды из рубашки термостата. На этом один цикл работы тепловой машины завершен.

5. Если исследуется обращенный цикл, то подключите к цилиндру краном 12 левый термостат, переведите его в состояние ЦИРК. Опустите поршень вниз до отметки 0,5 л.

Дождитесь установления температуры. Выключите режим ЦИРК левого термостата,

дождитесь стекания воды из рубашки термостата. Подключите краном 12 к цилиндру правый термостат, включите режим ЦИРК. Запишите параметры состояния (p, V, T)

газа при нижнем положении поршня. Поднимайте поршень вверх, записывая значения параметров (p, V, T) через каждые 0,5 л, дожидаясь установления температуры в цилиндре. Далее, выключите режим ЦИРК правого термостата, дождитесь стекания воды из рубашки термостата. На этом один цикл работы тепловой машины завершен.

6.Используя данные о теплоемкости системы и результаты измерения температуры при рабочем движении поршня, оцените совершенную работу A. Постройте график рабочего процесса и по нему определите совершенную работу Ao. Сравните полученные результаты.

7.Повторите действия п.4 (или п.5) 10÷15 (n) раз. Оцените затраченную работу по общему изменению температуры и сравните ее значение с величиной n Ao.

Объясните полученное расхождение.

Работа № 6 Определение теплоемкости твердого тела

Цель работы:

1)измерение зависимости повышения температуры исследуемого образца в муфельной печи от времени;

2)вычисление по результатам измерений теплоемкости исследуемого образца.

Определение теплоемкости тел обычно производится путем регистрации количества тепла Q, полученного телом, и соответствующего изменения температуры этого тела dT. Теплоемкость определяется как:

Надежность измерения определяется в основном качеством калориметра.

Необходимо, чтобы количество тепла, затрачиваемое на нагревание исследуемого тела,

было существенно больше тепла, расходуемого на нагревание калориметра, и на потери, связанные с утечкой тепла из установки. При измерении теплоемкости твердых тел стараются или обеспечить как можно более полную теплоизоляцию тела от окружающей среды, или наоборот, не принимая специальных мер к теплоизоляции,

учитывают при расчете потери тепла в окружающее пространство.

Данная работа проводится на стандартном лабораторном оборудовании и предполагает при расчетах учет потерь тепла. Рассмотрим тепловой баланс установки при нагреве. В любой момент времени количество тепла, поступившее от электронагревателя идет на нагрев установки и на излучение в окружающую среду:

[2]

Величина Qпотерь пропорциональна разнице температур между печью и окружающим воздухом, и может быть принята равной нулю в начальный момент времени. Прямое определение величин в уравнении [2] в начальный момент времени невозможно, но подлежит косвенному вычислению. Для этого преобразуем [2], учитывая, что мощность нагревателя P равна Qнагр/ t ( t - интервал времени):

найдено из графика зависимости T = f(t).

временного интервала измерения (те есть, если измерения проводились через 30 сек, то значение ln T t , посчитанное на интервале 0 30 сек. соответствует времени

15 сек). Проведите через точки прямую, продолжая ее до пересечения с осью абсцисс,

рассчитать собственную теплоемкость печи CП.

6.После остывания печи поместите в нее исследуемый образец (для внесения/убирания образца надо нажать на него левой кнопкой мыши при открытой дверце).

7.Повторите измерения и вычисления по п.п. 4 и 5, изменив, если требуется, напряжение питания.

Результаты измерений занести в таблицу №1:

Для получения приемлемой погрешности при проведении измерений необходимо, чтобы температура повышалась не менее, чем на 3 4 С за интервал измерения. По формуле [4] будет определена суммарная теплоемкость печи и образца С. Найдите теплоемкость образца Со:

Работа № 8 Определение показателя адиабаты при адиабатическом

расширении газа

Цель работы: – изучить законы идеального газа и основные положения классической теории теплоёмкости; определить коэффициент Пуассона - отношение теплоёмкости при постоянном давлении Ср к теплоемкости при постоянном объеме CV

методом адиабатического расширения (методом Клемана - Дезорма).

Общие сведения

Количество тепла, которое необходимо сообщить одному молю вещества, чтобы повысить его температуру на 1 К, называют молярной теплоемкостью.

dQ C

dT M

где Q – количество тепла, подводимого к системе, Т – абсолютная температура,

M – масса газа, – масса одного моля газа.

Как показывают теория и опыт, теплоемкость зависит от условий, при которых нагревается газ, т.е. от характера термодинамического процесса.

Теплоёмкость газа при постоянном давлении (Сp) больше теплоёмкости при постоянном объёме (Cv). Это легко показать качественно на основании первого начала термодинамики: количество тепла Q, подводимого к системе, идет на увеличение внутренней энергии системы U и на совершение этой системой работы A над внешними телами.

расширяется и производит работу, требующую дополнительного расхода тепла.

Таким образом, для повышения температуры газа на определённую величину в изобарном процессе требуется большее количество теплоты, чем при изохорном.

где R – универсальная газовая постоянная.

Выражение (2) носит название соотношения Р.Майера.

Отношение =Ср/CV входит в уравнение Пуассона, описывающее

адиабатический процесс, т.е. процесс, идущий без теплообмена с окружающей средой (Q = 0):

Однако, если параметры состояния газа изменяются очень быстро, процесс можно приближенно считать адиабатическим. На практике адиабатический процесс совершается в некоторых тепловых двигателях (например, в двигателе Дизеля);

распространение звука в газах (быстрое периодическое изменение давления в малых областях пространства) также протекает адиабатически.

Экспериментальная установка

Схема установки показана на рисунке 1. Установка состоит из стеклянного сосуда 1, баллона 8 с редуктором 9, со сжатым воздухом и U – образного жидкостного манометра 7 с цифровыми табло 5 и 6. Имеется также два крана – впускной кран 10,

служащий для напуска газа в сосуд 1 из баллона 8 по магистрали 4, и выпускной кран 5

для соединения сосуда с атмосферой.

2

1

9

7

Рис. 1

1)открыв кран 10, напустить воздух из баллона 2 в сосуд 1; закрыть кран;

2)подождать, когда разность уровней жидкости в манометре стабилизируется,

измерить разность уровней h1; (для удобства и быстроты проведения эксперимента можно нажать «прыжок» во времени, но не более 1 минуты и несколько раз)

3)открыть кран 3, и когда избыток воздуха выйдет из сосуда, быстро закрыть его (в данной работе параметры установки подобраны таким образом, что достаточно повернуть кран 3 на 180 чтобы давление газа в сосуде сравнялось с атмосферным).

4)подождать, когда разность уровней жидкости в манометре стабилизируется

(температура воздуха в сосуде станет равной комнатной температуре); измерить

разность уровней h2.

5) повторить пп.1-4 не менее десяти раз (напуская в сосуд воздух до разного давления), по результатам измерений заполните таблицу:

Таблица 1

h1= h2 = 1 мм.

6) вычислить для каждого измерения по формуле (8); найти среднее значение

;

7) погрешность измерения в этом случае (величина определяется многократно)

допускается рассчитать как среднюю квадратичную для серии n измерений:

8) привести окончательный результат.

Контрольные вопросы

1.Что такое теплоемкость, молярная теплоемкость, удельная теплоемкость? Как они связаны? Какова размерность теплоемкости? От чего зависит молярная теплоемкость?

2.Почему Cp > CV с точки зрения первого начала термодинамики?

3.Какой процесс называют адиабатическим? Каким уравнением описывается адиабатический процесс? Изобразите адиабату в координатах p-V.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК УЧЕБНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.Калашников Н.П. Основы физики. М.: Дрофа, 2004. Т. 1

2.Савельев И.В. Курс физики. М.: Наука, 1998. Т. 2.

3.Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. М.: Высшая школа, 2000.

4.Иродов И.Е Электромагнетизм. М.: Бином, 2006.

5.Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. М.: Наука, 1998.