Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Lysenko_physics_lab_2014.doc
Скачиваний:
187
Добавлен:
23.05.2015
Размер:
3.96 Mб
Скачать
  1. Молекулярна фізика і термодинаміка

    1. Лабораторна робота«Визначення відношень питомих теплоємностей газів методом адіабатичного розширення»

Мета роботи:експериментально визначити відно-шення теплоємності при сталому тиску до теплоємності при сталому об'ємі для повітря.

Обладнання:1) балон; 2) манометр; 3) насос.

      1. Опис експериментальної установки та методу дослідження

У лабораторній роботі необхідно експериментально знайти відношення теплоємності при сталому тискові до теплоємності при сталому об'ємідля повітря

. (3.1.1)

Сталу , що визначається співвідношенням (3.1.1), називають сталою адіабати. Це пов’язано з тим, щоналежить до рівняння, яке описує адіабатичний процес:

. (3.1.2)

Рівняння (3.1.2) називається рівнянням Пуассона.

Сталу адіабати можна визначити експериментально за допомогою методу Клемана-Дезорма. Відповідно до цього методу використовуємо схему експериментальної установки, що зображена на рис. 3.1.1. Установка складається з балона 1, манометра 2, насоса 3, шкали манометра 4 та клапана 5 (рис.3.1.1).

Сутність методу Клемана-Дезорма полягає у такому. Накачаємо в балон 1 повітря за допомогою насоса 3 (клапан 4 при цьому повинен бути закритим). Зразу ж після накачування температура повітря в балоні збільшиться, але потім через деякий час зрівняється з температурою повітря в лабораторії 1=0 . Завдяки накачуванню повітря тиск у балоніp1буде вищим за атмосфернийp0. Початковий стан повітря в балоні характеризується параметрамиp1таТ1і зображений на діаграмі рис.3.1.2 точкою 1.

Рисунок 3.1.1 – Схема експериментальної установки: 1 – балон; 2– манометр; 3 – насос; 4 – шкала манометра; 5 – клапан

Тиск можемо виміряти експериментально за допомогою манометра:

,, (3.1.3)

де – густина рідини манометра;h1– перепад рівнів рідини в манометрі, який знаходимо експериментально (рис.3.1.1);– атмосферний тиск;– температура повітря в лабораторії.

Рисунок 3.1.2 ––діаграма процесів, що відбуваються в експериментальній установці

Відкриємо клапан 5 і відразу закриємо його так, щоб тиск у балоні встиг зрівнятися з атмосферним. Процес виходу повітря з балона відбувається досить швидко і його можна вважати адіабатним тому, що за цей час тіла не встигають обмінюватися теплом один з одним. Після адіабатного розширення тиск газу в балоні дорівнюватиме атмосферному, тобто p2=p0, а температураТ2буде нижчою за температуруT1 = T0 . Стан після адіабатичного розширення характеризується параметрамиp2 таТ2і поданий на рис.3.1.2 точкою 2:

,.

З часом температура повітря в балоні за рахунок теплообміну підвищиться і стане дорівнювати кімнатній: . Тиск також підвищиться до значенняр3.Об'єм повітря залишиться незмінним (балон закритий). Цей стан характеризується параметрамиp3 таТ3і зображений на рис.3.1.2 точкою 3. Тискможемо виміряти експериментально за допомогою манометра:

,. (3.1.4)

Опишемо вищезазначені процеси математично. Перехід газу зі стану 1 у стан 2 відбувається адіабатично. Це означає, що

або, (3.1.5)

де використано, що ,. Зі стану 2 у стан 3 газ, що залишився у балоні, переходить ізохорично:

або. (3.1.6)

Виключимо з (3.1.5) і (3.1.6) температуру та отримаємо

. (3.1.7)

Підставимо в рівняння (3.1.7) співвідношення (3.1.3) та (3.1.4):

.

Використаємо відоме співвідношення , а також умову, щоі. Тоді одержимо

,

або

. (3.1.8)

Вираз (3.1.8) є розрахунковою формулою лабораторної роботи. Вимірюючиh1таh3, за допомогою (3.1.8), можна визначити шукане відношення теплоємностей.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]