Московский государственный университет
ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)
Кафедра «Физика»
Лагидзе Р.М., Харитонов Ю.Н., Куюмчян А.М.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОШЕНИЯ ТЕПЛОЁМКОСТЕЙ
ВОЗДУХА ПРИ ПОСТОЯННОМ ДАВЛЕНИИ И ОБЪЁМЕ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 144
по дисциплине «Физика»
Под редакцией профессора Марченко В.И.
МОСКВА – 2011
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)
Кафедра «Физика»
Лагидзе Р.М., Харитонов Ю.Н., Куюмчян А.М.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОШЕНИЯ ТЕПЛОЁМКОСТЕЙ
ВОЗДУХА ПРИ ПОСТОЯННОМ ДАВЛЕНИИ И ОБЪЁМЕ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 144
по дисциплине «Физика»
Под редакцией профессора Марченко В.И.
Рекомендовано редакционно-издательским советом
университета в качестве методических указаний для студентов ИУИТ, ИТТСУ и ИПСС
МОСКВА 2011
У
ДК
531.53
Л-90
Лагидзе Р.М., Харитонов Ю.Н., Куюмчян А.М. Определение отношения теплоёмкостей воздуха при постоянном давлении и объёме. Методические указания к лабораторной работе № 144 по дисциплине «Физика» / под ред. проф. Марченко В.И.. – М.: МИИТ, 2011. – 12 с.
Методические указания к выполнению лабораторной работы №144 «Определение отношения теплоёмкостей воздуха при постоянном давлении и объёме» соответствуют программе и учебным планам по физике (раздел «Молекулярная физика») и предназначены для студентов 1, 2 курсов технических специальностей.
© Московский государственный
университет путей сообщения
(МИИТ), 2011
Работа 144
Определение отношения теплоёмкостей воздуха при постоянном давлении и объёме
Цель работы:Определение отношения теплоёмкости воздуха при постоянном давлении к теплоёмкости при постоянном объёме.
Введение
Удельной теплоемкостью вещества называется величина, равная количеству теплоты, которую необходимо сообщить единице массы вещества для увеличения ее температуры на один кельвин:
с
.
Теплоемкость одного моля вещества называется молярной теплоемкостью:
C
cm
cμ
=
,
где m – масса;– молярная масса вещества,– число молей.
Значение теплоемкости газов зависит от условий ихнагревания. Согласно первому закону термодинамики количество теплоты δQ, сообщенное системе, расходуется на увеличение внутренней энергииdUи на выполнение системой работы δAпротив внешних сил:
δQdU+δA. (1)
Увеличение внутренней энергии идеального газа в случае изменения его температуры на dT:
dU
RdT,
(2)
где i– число степеней свободы молекулы, под которым подразумевается число независимых координат, определяющих положение молекулы в пространстве:i3 – для одноатомных;i5 – для двухатомных;i6 – для трех- и многоатомных молекул;R– универсальная газовая постоянная;R 8,31 Дж/(моль·К).
При
расширении газа он выполняет работу:
δAPdV.
Если газ нагревать при постоянном объеме Vconst, тоδА0, и согласно (1) все полученное газом количество теплоты расходуется только на увеличение его внутренней энергии (dQVdU), и, учитывая (2), молярная теплоемкость идеального газа при постоянном объеме:
CV
(i/2)R.
Если газ нагревать при постоянном давлении P const, то полученное газом количество теплоты расходуется на увеличение внутренней энергииdUи выполнение работыδА:
δQ dU+PdV.
Тогда молярная теплоемкость идеального газа при постоянном давлении:
CP
.
Используя уравнение состояния идеального газа (уравнение Клапейрона – Менделеева),
PV
RT,
можно доказать, что для одного моля газа
P
R,
и поэтому молярная теплоемкость при Pconst:
CP
R.
Для отношения теплоёмкостей можно записать:
.
(3)