2. Описание экспериментальной установки

Для определения отношения теплоемкостей воздуха используется экспериментальная установка ФПТ1-6н, общий вид которой показан на рис. 4.2.

Установка состоит из металлического сосуда емкостью 3,5 литра, соединенного с компрессором, размещенным в блоке приборов 2. Компрессор включается переключателем «Компрессор», установленным на передней панели установки 5. Клапан соединения с атмосферой «Атмосфера» 6, расположенный в зоне управления 1, позволяет при повороте его по часовой стрелке до щелчка кратковременно соединить колбу с атмосферой. В информационной зоне 3 изображена принципиальная схема установки.

Давление в колбе измеряется дифференциальным датчиком давления 8. В установке также предусмотрен контроль температуры (измеритель температуры 7) как внутри колбы, так и снаружи. Подключение установки осуществляется выключателем 4.

3. Выполнение упражнений и обработка результатов измерений

1. Нарисовать таблицу 4.1.

Таблица 4.1

№	, кПа	, кПа
1
…
10

2. Включить установку тумблером «Сеть».

3. Открыть кран К1. Для подачи воздуха в сосуд включить переключатель «Компрессор».

4. С помощью измерительного прибора «Давление» контролировать давление в сосуде. Когда давление в сосуде достигнет , закрыть кранК1 и отключить подачу воздуха. Значение выбирается произвольно.

5. Подождать 2–3 мин., пока температура воздуха в сосуде сравняется с температурой окружающего воздуха , в сосуде при этом установится постоянное давление. С помощью измерителя давления снять показания давления, установившегося в сосуде. Полученное значение занести в таблицу 4.1.

6. На короткое время соединить сосуд с атмосферой, повернув пневмотумблер «Атмосфера» по часовой стрелке до щелчка.

7. Через 2–3 мин., когда в сосуде установится постоянное давление снять показания измерителя давления. Полученное значение занести в таблицу.

8. Повторить измерения по п.п. 2–6 не менее 10 раз при различных значениях величины .

9. После окончания работы выключить установку тумблером «Сеть».

10. Для каждого измерения по формуле (4.16) определить значение показателя адиабаты . Найти среднее значение.

11. Оценить погрешность результатов измерения .

12. Рассчитать число степеней свободы молекулы воздуха, используя формулу (4.9).

13. Сравнить полученные значения и с теоретическими значениями.

4. Контрольные вопросы

1. Какие процессы в термодинамических системах называют изопроцессами? Каким законам они подчиняются?

2. Представьте эти процессы графически в координатах ,,.

3. Сформулируйте I закон термодинамики. Запишите этот закон для изобарного, изохорного, изотермического и адиабатного процессов.

4. Дайте определение удельной и молярной теплоемкости. В каких единицах в системе СИ они измеряются.

5. Выведите формулы для расчета молярных теплоемкостей идля идеального газа. Получите уравнение Майера.

6. Дайте определение числа степеней свободы молекулы . Чему равна величина для одно-, двух-, трех- и многоатомного идеальных газов?

7. Какой процесс называется адиабатным? Выведите уравнение Пуассона, связывающее величины и.

8. Рассчитайте значения показателя адиабаты для одно-, двух- и трехатомного идеальных газов.

9. В чем заключается метод Клемана и Дезорма для определения отношения ?

10. Опишите рабочий цикл экспериментальной установки с помощью –диаграммы.

11. Выведите расчетную формулу (4.16) для определения .

12. Как и почему изменяется температура газа в сосуде при проведении опыта?