Порядок выполнения работы
В опыте исследуемым газом является воздух. В начале опыта при закрытом кране надо подкачивать воздух в баллон до тех пор пока разность уровней в коленах манометра не будет равна 25 - 30 см. Через некоторое время (около 2 – 3 минут), когда температура воздуха в баллоне сравняется с температурой окружающей среды, по манометру определяется избыточное давление р1 (h1 пропорционально р1). Оно отсчитывается по разности уровней h1 в коленах манометра. Газ занимает состояние 1. Затем кран открывают, соединяя баллон с атмосферой и, дождавшись, когда воздух перестанет выходить из баллона, закрывают. (На установке с металлическим баллоном для выхода воздуха из баллона нажимают клапан, помеченный буквой К, а после выхода газа из баллона клапан отпускают).
Давление в баллоне упадет до атмосферного, и температура несколько понизится. Через некоторое время (около 2 – 3 минут) благодаря теплообмену температура в баллоне повышается до комнатной. В связи с этим давление в баллоне повысится и установится постоянным. В этот момент надо измерить разность уровней h2. Полученные показания h1 и h2 занести в таблицу. Весь опыт повторить десять раз.
Таблица
|
Измеряемые и расчётные величины |
Номер опыта | |||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 | |
|
h1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h1 h2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Обработка результатов измерений
Вычислите по формуле (5), после чего оцените среднее значение :
(
)/n
и величину S
S
,
где n - число измерений.
Результаты вычислений представьте в виде:
S
(здесь - коэффициент Стьюдента). Значение доверительной вероятности выбрать равной 0,9.
Оцените относительную погрешность вычисления :
(S / ) 100 %.
Значение сравните с теоретическим, вычисленным по формуле (1), предполагая, что воздух является смесью двухатомных идеальных газов.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Запишите первый закон термодинамики.
2. Запишите формулу для расчета изменения внутренней энергии идеального газа.
3. Выведите выражения для молярной и удельной теплоемкости идеального газа при постоянном объеме и при постоянном давлении.
4. Рассчитайте молярные теплоемкости при постоянном объеме и при постоянном давлении для одноатомного и многоатомного идеальных газов.
5. Какой процесс называется адиабатическим? Что происходит с температурой газа при адиабатическом расширении и при адиабатическом сжатии и почему?
6. Объяснить различие между рассчитанными теоретически и полученными экспериментально значениями .
7. Объясните, почему теплоемкость газа при постоянном давлении больше теплоемкости газа при постоянном объеме.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Савельев И.В. Курс общей физики, т. 1. М.: Наука, 1987, - 423 с.
Расчет погрешностей в лабораторных работах физического практикума. Методические указания к вводным занятиям в физическом практикуме / Н.А.Гринчар, Ф.П.Денисов, Б.А.Курбатов, В.А.Никитенко, А.П.Прунцев; Под общ. ред. Ф.П.Денисова. - М.: МИИТ, 1995. - с. 32.
РАБОТА №12