Лабораторна робота № 5-5

Лабораторна робота № 5-5

ВИЗНАЧЕННЯ ВІДНОШЕННЯ ДЛЯ ПОВІТРЯ

Мета роботи: ознайомлення з класичним способом визначення .

Обладнання: лабораторна установка для визначення .

Теоретичні відомості

Молярна теплоємність при сталому тиску та сталому об’ємі визначаються співвідношенням:

та , (1)

де – кількість теплоти, – температура.

Згідно з І началом термодинаміки

(2)

Оскільки при ізохорному процесі не виконується механічна робота, то значення та відрізняються на

(3)

У загальному випадку ця різниця визначається складним чином. Але у наближенні до ідеального газу ситуація інша. У цьому випадку внутрішня енергія визначається лише сумою кінетичних енергій молекул ідеального газу і не залежить від потенціальної енергії їх взаємодії. Враховуючи закон рівнорозподілу енергії за ступенями свободи, можна записати вираз для внутрішньої енергії одного моля ідеального газу у вигляді:

, (4)

де - кількість ступенів свободи молекул, т.б. кількість незалежних змінних, за допомогою яких можна визначити рух довільної молекули. Тоді

, , , (5)

Останнє співвідношення має назву Формула МАЙЄРА.

Кількість ступенів свободи для молекул наведена в таблиці № 1.

Таблиця № 1
Кількість атомів у молекулі	Кількість ступенів свободи ()
1	3		1,66
2	5		1,4
3	6		1,33

Опис експериментальної установки

Основними частинами установки є: сполучені посудини (коліна 1 та 2),посудина, що містить повітря -6, насос 5, кран 3. Частини з’єднуються трубками 4, 7, 8.

Проведення експерименту

1. Перед початком роботи відкрити кран та добитися встановлення однакового рівня в колінах сполучених посудин.

2. Закрити кран та за допомогою насоса встановити різницю рівнів води у колінах не більше 100 мм. Різницю рівнів записати у таблицю № 2.

3. Відкрити кран. Коли тиск у системі буде відповідати атмосферному( у цьому випадку рівні води у колінах зрівняються), кран закрити. Процес зміни тиску відбувається досить швидко, тому його можна вважати адіабатним, т.б. процесом, що відбувається без теплообміну із зовнішнім середовищем. Рівняння адіабатного процесу (рівняння Пуассона) має вигляд:

(6) При випусканні частини повітря, та його частина, що залишається - охолоджується, так як відбувається адіабатне розширення.

4. Після закриття крана, повітря у посудині починає нагріватися ізохорично за рахунок теплообміну з навколишнім середовищем до тих пір, доки його температура не зрівняється з кімнатною. Це призводить до підвищення тиску в системі та встановленню різниці рівнів у колінах - . Різницю рівнів записати в таблицю № 2.

5. Дослід повторити 5 разів.

Обробка результатів

1. Значення розрахувати за допомогою співвідношення (7). Результати занести до таблиці № 2.

2. За отриманими даними розрахувати середнє значення .

3. За допомогою формули (8) розрахувати абсолютну похибку . Результати занести до таблиці № 2.

4. За формулою (9) розрахувати відносну похибку . Результати занести до таблиці № 2.

5. Кінцевий результат записати у вигляді: .

(7)

(8)

(9)

Таблиця № 2
№	, м	, м
1
2
3
4
5
Середнє значення
Абсолютна похибка
Відносна похибка

Контрольні запитання

1. Що таке теплоємність речовини? Що молярна та питома теплоємність? Який зв’язок між ними?

2. Що таке теплоємність при сталому тиску та сталому об’ємі? Записати формулу Майора.

3. Що таке ступінь свободи? Як ступінь свободи молекул залежить від кількості атомів, що входять до її складу?

4. Чому ?

5. І закон термодинаміки та його застосування до ізопроцесів.

Література

1. И.В.Савельев. Курс общей физики, т.1. – М.: Наука, 1987.

2. Лабораторный практикум по физике. (под ред. Гершензона Е.М. и Малова Н.Н.) – М.: Просвещение, 1985.

стор. 4 з 4