Измерения
1. Включить установку тумблером «СЕТЬ». Повернуть ручку крана 3 в положение «ОТКРЫТ» 9 рис.2.Включить тумблер «КОМПРЕССОР». Накачивать воздух в баллон до красной линии на установке, при этом разность уровней жидкости в манометре должна быть не менее 20-25 см. После этого закрыть напускной клапан поворотом ручки крана 3 в положение «ЗАКРЫТ» и отключить компрессор.
2. Подождать 2-4 минуты, пока температура воздуха в баллоне не станет равна температуре окружающей среды.
3. Измерить разность уровней жидкости h1в манометре рис.1. Полученное значение h1 записать в таблицу.
4. Резко (но не сильно!) нажать и отпустить выпускной клапан 4. При этом газ адиабатически расширяется. Давление его становится равным атмосферному, а температура понижается.
5. Через 2-3 минуты уровни воды в манометре стабилизируются. Воздух в баллоне нагревается до комнатной температуры и его давление возрастает. Как только температура газа станет равной комнатной, давление примет определенное значение. После этого определить разность уровней h2 в правом и левом колене манометра. Значение h2 записать в таблицу.
6. Повторить пункты 1-6 не менее 7-10 раз. Следить за тем, чтобы начальная разность уровней в манометре была постоянной.
Обработка результатов измерений
1. По формуле (12) вычислите величину для каждого измерения. Найдите ее среднее значение.
2. Вычислите полуширину доверительного интервала по формуле Стьюдента как для прямых измерений при доверительной вероятности р=0,95
.
3. Окончательный результат представьте в стандартном виде
,
р=0,95.
4 .Определите относительную погрешность / измерения γ.
5.
Сравните полученное значение
с тем, что дает молекулярно-кинетическая
теория и которое можно вычислить по
формуле
,
где i – число степеней свободы молекулы рассматриваемого газа.
Будем считать воздух однородным двухатомным газом (содержанием других газов, в том числе и водяного пара, пренебрежем, считая его незначительным). Что показывает сравнение?
6. Рассчитайте массу воздуха М1 в баллоне в исходном состоянии 1 по формуле
.
7. Рассчитайте температуру газа Т2 в баллоне к концу расширения (процесс1–2) по формуле
,где
Таблица
|
Давл. атмосфер. Р0 = Темпер. комн. Т1˚= Объем сосуда V=7л
|
||||||
|
№ изм. |
h1 |
h2 |
h1 - h2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ср. |
|
|
|
|
|
|
Контрольные вопросы
1. Запишите первое начало термодинамики. Что называется внутренней энергией.
2. Что называется теплоемкостью – удельной, молярной? Как теплоемкость различается в зависимости от процесса?
3. Почему Ср больше, чем СV и на сколько? Каков физический смысл универсальной газовой постоянной R ?
4. Какой процесс называется адиабатическим? Напишите уравнение адиабаты и сравните его с уравнением изотермы.
5. Чему равно теоретическое и табличное значение для воздуха? Почему полученное вами значение отличается от табличного?
6 .Почему на рис.2 кривая 3-4 идет круче кривой 1-2? Почему обе кривые идут круче кривой 1-3?
7. Вывод рабочей формулы (7).
Список рекомендуемой литературы
1.Сивухин Д.В. Общий курс физики.Т 2. Термодинамика и молекулярная физика. М.: Физматлит, 2006. §21-22.
2.Савельев И.В. Курс общей физики. Т.1. Механика и молекулярная физика. СПб.: Лань, 2005.§87-88.
3.Трофимова Т.И. Курс физики. М.: Высшая школа, 1990. С.91-96.
4.Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. М.: Высшая школа, 1989. §9.6; 10.12.
-