1.2. Подготовка к проведению изохорного процесса

1. Попросите преподавателя или инженера зафиксировать положение поршня в шприце с помощью зажима.

2. Закройте и запустите заново программу «Measure». В открывшемся окне, в пункте меню «Прибор», выберите «Кобра3 Идеальный газ».

3. Должно появиться окно вкладки «Каналы» для настройки конкретного процесса (рис. 1-4). При изохорном процессе изменяется давление и температура, а объём остаётся постоянным. В поле «V» −> «Источник» выберете «постоян.». В поле «Постоян. объём» введите текущее значение объема (рис. 1-4).Запишите этот объём в тетрадь.Проверьте соответствие остальных полей вкладки «Каналы» на экране монитора рисунку 1-4.

4. Нажмите «Далее». Программа«Measure»настроена для проведения изохорного процесса.

1.3. Подготовка к проведению изобарного процесса

1. Закройте и запустите заново программу «Measure». В открывшемся окне, в пункте меню «Прибор», выберите «Кобра3 Идеальный газ».

2. Должно появиться окно вкладки «Каналы» для настройки конкретного процесса (рис. 1-5). При проведении изобарного процесса давление постоянно, изменяются объём и температура. Проверьте соответствие окна на экране монитора рисунку 1-5. Настройки должны быть такие же как при проведении изотермического процесса, исключая значение «Начального объема». Для его определения установите такой объём, чтобы давление воздуха в шприце стало примерно равно атмосферному. Определите получившийся объём по шкале шприца, зафиксируйте его в поле «Начальный объём» (рис. 1-5).

3. Нажмите «Далее». Программа «Measure» настроена для проведения изобарного процесса.

Приложение 2 Упрощенный план экспериментальной части

Упражнение 1.Изотермический процесс.

1. На основе показаний лабораторного барометра и термометра по таблице 1 определите плотность воздуха .

Таблица 1. Плотность воздуха (кг/м³) в зависимости от давления и температуры⁸.

	p, гПа
t, ˚C	970	980	990	1000	1010	1013	1020	1030
16	1,169	1,181	1,193	1,205	1,217	1,221	1,229	1,241
18	1,161	1,173	1,185	1,200	1,209	1,212	1,221	1,232
20	1,153	1,165	1,177	1,188	1,200	1,204	1,212	1,224
22	1,145	1,157	1,169	1,180	1,192	1,196	1,204	1,216
24	1,137	1,149	1,161	1,172	1,184	1,188	1,196	1,208
26	1,130	1,141	1,153	1,165	1,176	1,180	1,188	1,200
28	1,122	1,134	1,145	1,157	1,168	1,172	1,180	1,192

2. По шкале шприца определите объём воздуха внутри шприца. К получившемуся значению объёма прибавьте 1 мл– это объём короткой трубки-переходника.

3. Найдите массу воздуха , находящегося в шприце (погрешность считать не нужно).

4. Для подготовки к эксперименту выполните все пункты раздела 1.1 Приложения 1.

5. В окне «Объём V» отображается значение объёма, при котором надо сделать первое измерение. Переместите вращательным движением поршень шприца, чтобы установить соответствующий объём. Сделайте измерение: удерживая поршень, нажмите кнопку «Сохранить значение» в окне «Измерение». Программа«Measure»запомнит текущие показания датчиков давления и температуры, а также объём.

6. В окне «Объём V» появится значение объёма, при котором нужно провести следующее измерение. Переместите поршень шприца вправо до этого объёма. Измерьте новое давление и температуру, нажав кнопку «Сохранить значение».

7. Постепенно увеличивайте объём воздуха в шприце. Сохраняйте результаты измерения, нажимая кнопку «Сохранить значение». Измеренные значения будут отображаться на графике в соответствующем окне. Сделайте 10÷15 измерений. По окончании отпустите поршень.

8. В окне «Измерения» нажмите кнопку «Закрыть». На экране появится окно с графиками зависимостейот номера измерений.

9. На панели инструментов программы «Measure» нажмите кнопку «Таблица». Появится окно с таблицей всех измеренных значений. Перепишите всю таблицу в тетрадь.

10. При расчёте абсолютной погрешности учтите следующее. Погрешность объёма определяется толщиной риски на поршне шприца. Рекомендуется считать, что мл. Погрешность давления и температуры зависит как от погрешности калибровочных значений,, так и от приборной погрешности соответствующих датчиков. Проверьте, что погрешности калибровочных значений равныгПа иК. По данным производителя погрешность датчиковгПа иК. В итогегПа,К. Запишите значения,ив тетрадь. Определите погрешность всех значений обратного объёма, результат занесите в таблицу.

11. На миллиметровой бумаге постройте координатные оси. По оси абсцисс отложите обратный объём , а по оси ординат давление. В получившейся системе координат отобразите экспериментально измеренные точки. Вокруг каждой точки нанесите поля погрешностей.

12. Используя уравнение

,

где кг/моль – молярная масса воздуха, рассчитайте для пяти значений объёма, теоретические значения давления (погрешность считать не нужно). Нанесите полученные значения на график, содержащий экспериментальные точки.Через теоретические точкипроведите прямую.

13. Сформулируйте выводы.

Упражнение 2.Изохорный процесс.

1. Для подготовки к эксперименту выполните все пункты раздела 1.2 Приложения 1.

2. Сохраните исходные данные, нажав кнопку «Сохранить значение» в окне «Измерение».

3. Включите нагреватель ⁹. В процессе нагрева не забывайте перемешивать воду в стеклянном корпусе с помощью магнитной мешалки.

4. После каждого увеличения температуры на К сохраняйте результат измерения давления и температуры, нажимая кнопку «Сохранить значения».

5. При температуре примерно 340 К выключите нагреватель.

6. В окне «Измерения» нажмите кнопку «Закрыть». На экране появится окно с графиками зависимостейот номера измерения.

7. На панели инструментов программы «Measure» нажмите кнопку «Таблица». Появится окно с таблицей всех измеренных значений. Перепишите всю таблицу в тетрадь.

8. На миллиметровой бумаге постройте координатные оси. По оси абсцисс отложите температуру , а по оси ординат давление. В получившейся системе координат отобразите экспериментально измеренные точки. Вокруг каждой точки нанесите поля погрешностей, значения,возьмите из первого упражнения.

9. Используя уравнение

,

рассчитайте для пяти значений температуры, теоретические значения давления (погрешность считать не нужно). Нанесите полученные значения на график, содержащий экспериментальные точки. Через теоретические точкипроведите прямую.

10. Сформулируйте выводы.

1За исключением всегда существующих флуктуаций.

2По определению, при нормальных условиях атмосферное давление –p₀=101325 Па, температура –T₀=273,15 К При нормальных условиях один моль любого газа занимает объёмм³.

3http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt

4По указанию преподавателя эксперимент может быть выполнен в соответствии с приложением 2

5Предполагается, что температура воздуха в шприце равна комнатной, а давление равно атмосферному.

6Нагреватель в сеть может быть подключён через регулятор мощности. В этом случае рекомендуется на регуляторе мощности выставить уровень 9. Нагрев воды до 340 К происходит при этом примерно за 5-7 минут.

7См. примечание Error: Reference source not found

8http://www.bypas.ru/download/211009/7.pdf

http://www.dpva.info/Guide/GuidePhysics/GuidePhysicsDensity/DensityDryAir/

http://aerochayka.ru/disc/teorija/aerodinamica/AD0104.HTM

http://www.highexpert.ru/index.php?go=Content&id=17

9Нагреватель в сеть может быть подключён через регулятор мощности. В этом случае рекомендуется на регуляторе мощности выставить уровень 9. Нагрев воды до 340 К происходит при этом за5-7минут.

15