Лабораторна робота № 7 Визначення залежності температури насичення від тиску

Мета роботи: поглибити знання, отримані у ході виконання лабо-раторної роботи №7. Більш глибоко вивчити процес пароутворення.

Опис лабораторної установки

Лабораторна робота №8 включає в себе і виконується з використанням того ж самого обладнання, що і лабораторна робота №7, з доповненням манометра і лабораторного вакуум-насосу або повітродувки.

Манометр підключається до одного з верхніх штуцерів калориметра для вимірювання надлишкового або вакуумметричного тиску в калориметрі, який утворюється за допомогою вакуум-насосу, підключеного до другого штуцера калориметра.

Порядок проведення роботи

1. Включивши вакуум-насос, визначають абсолютний тиск в калориметрі за формулами:

де: Р_а - атмосферний тиск, виміряний по барометру, Па; Р_надл і Р_вак. - надлишковий і вакуумметричний тиск, який утворюється за допомогою вакуум-насосу, Па.

2. Вимірювання виконуються аналогічно вимірюванням, виконаним у лабораторній роботі №7.

3. Складають робочу таблицю і графік, аналогічні таблиці і графіку до лабораторної роботи №7.

4. За результатами досліджень, отриманих у ході виконання лабо-раторних робіт №7 і №8, роблять висновки про протікання процесу випаровування рідини при різних тисках.

Питання:

1. Пояснити процес випаровування при різних тисках.

2. Дати визначення абсолютного тиску.

3. Пояснити схему лабораторної установки.

4. Розповісти послідовність експерименту.

Лабораторна робота № 8 Визначення показників адіабати

Мета роботи: закріплення і поглиблення отриманих на лекціях знань з основних термодинамічних процесів зміни стану газів шляхом освоєння методу дослідного визначення показника адіабати.

Методика експериментального визначення показника адіабати

Адіабатним називають процес зміни стану робочого тіла, який відбувається без теплообміну з оточуючим середовищем.

Рівняння адіабати ідеального газу у системі координат Р-V має вигляд:

. (8.1.)

У цьому рівнянні К називають показником адіабати. Запишемо це рівняння для двох станів газу - початкового і кінцевого: , звідки

. (8.2.)

Однак експериментальне визначення К з рівняння (8.2.) дуже складне, так як потрібно з великою точністю вимірювати об'єми V₁ іV₂.

Використання цього рівняння стане можливим, якщо в знаменнику відношення об'ємів V₁ і V₂ замінити іншими величинами, які зручно вимірювати.

Як відомо, криві адіабатного і ізотермічного розширення газу у координатній системі Р-V можна представити у вигляді 1-2 і 1-3 (рис. 8.1). Якщо після адіабатного процесу 1-2 здійснити ізохорний процес 2-3, то для спрощення розв'язання поставленої задачі можна буде використовувати умову рівності температур газу для станів, які відповідають точкам 3 і 1. Для ізохори 2-3 маємо V₂ ^- V₃ . З рівняння ізохори 1-3:

або . (8.3.)

З урахуванням (8.3.) останнє рівняння перепишеться так: V₁/V₂=P₃/P₁.

Тому основну розрахункову залежність (8.3.) можна представити у вигляді:

. (8.4.)

Таким чином, якщо виміряти тиск на початку і в кінці адіабатного процесу 1-2, а потім у кінці ізохорного процесу 2-3, то за допомогою рівняння (8.4.) можна розрахувати показник адіабати.

Р

V

Рис. 8.1.:

1-3 – ізотерма; 1-2 – адіабата; 3-2 – ізохора.

В якості дослідного газу приймається повітря, яке нагнітається в посудину перед початком досліду приблизно до тиску 350-450 мм вод. ст. Таким чином, абсолютний тиск повітря в посудині буде:

(8.5.)

де: В- барометричний тиск, визначений за барометром, Па; h₁ - надлишковий тиск в посудині за манометром 2, Па.

Цей тиск записують тільки тоді, коли настає теплова рівновага між повітрям в посудині і оточуючим середовищем, тобто показання манометра встановлюється.

Після цього короткочасним відкриттям клапану 3 розширюють повітря в посудині до атмосферного тиску. При достатньо швидкому витіканні повітря з посудини процес його розширення можна вважати адіабатним. При цьому кінцевий тиск повітря в посудині при адіабатному розширенні буде рівний атмос-

ферному тиску, тобто:

Р₂=В. (8.6.)

Оскількі адіабатне розширення повітря супроводжується зниженням його температури, то після закриття клапану 3 буде відбуватися нагрів повітря в посудині за рахунок теплообміну через стінки приладу з оточуючим середовищем. Цей процес протікає ізохорно і зображений на графіку прямою 2-3.

Після вирівнювання температури тиск повітря дещо зросте і досягне величини:

(8.7.)

де h₃ - показання манометра 2 у кінці ізохорного процесу 2-3. На основі залежностей (3), (5), (6), (7) рівняння (8.4.) у кінцевому результаті прийме вигляд:

. (8.8.)