- •Министерство аграрной политики украины луганский национальный аграрный университет
- •Воловик в.Н., Калайдо ю.Н.
- •Рецензенты:
- •Издание рассмотрено и рекомендовано к печати на заседании кафедры физико-математических дисциплин (протокол № от 2007г.);
- •Содержание
- •Введение
- •Математическая обработка результатов измерений физических величин.
- •1. Измерения. Виды измерений.
- •2. Системы единиц измерения.
- •3. Погрешности. Виды погрешностей.
- •4. Определение случайных погрешностей при прямых измерений.
- •Решение.
- •Техника безопасности и правила поведения в физической лаборатории.
- •Лабораторная работа № 2.1
- •Теоретическое введение.
- •Явление внутреннего трения описывается законом Ньютона:
- •Описание прибора.
- •Порядок выполнения работы.
- •Контрольные вопросы.
- •Литература.
- •Теоретическое введение.
- •Описание лабораторной установки.
- •Порядок выполнения работы.
- •Контрольные вопросы.
- •Литература.
- •Лабораторная работа № 2.3
- •Теоретическое введение.
- •Подставив в отношение выражения для Cv и Ср (7), (8) можно вывести:
- •Описание прибора и метода измерений.
- •Порядок выполнения работы.
- •Контрольные вопросы.
- •Литература.
- •Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости объЕмно-капельным методом.
- •Теоретическое введение.
- •Описание лабораторной установки и метода измерения.
- •Поэтому
- •Порядок выполнения работы.
- •Контрольные вопросы.
- •Литература.
- •Определение коэффициента поверхностного натяжения по высоте поднятия жидкости в капиллярной трубке.
- •Теоретическое введение.
- •Порядок выполнения работы.
- •Контрольные вопросы.
- •Литература.
- •Отчет по лабораторной работе №_____
- •Измерений рср по значению параметра t
Подставив в отношение выражения для Cv и Ср (7), (8) можно вывести:
, (12)
где і – число степеней свободы молекул газа, значение которого зависит от числа атомов в молекулах.
В данной работе необходимо определить значение показателя адиабаты (коэффициента Пуассона) = для воздуха, используя метод адиабатного расширения – методом Клемана и Дезорма.
Описание прибора и метода измерений.
Для определения показателя адиабаты используется установка, изображенная на рис. 1.
Большой стеклянный сосуд соединяется трубкой с открытым U-образным водяным манометром. Кран служит для соединений сосуда с атмосферой. Открыв кран, с помощью насоса осторожно нагнетают в сосуд некоторое количество воздуха. Давление внутри сосуда повышается. Уровень жидкости в правом колене манометра при этом начинает опускаться, а в левом – подниматься. Нагнетают воздух до тех пор, пока разность высот уровней жидкостей в манометре не достигает 5–10 см. Повышение давления воздуха в сосуде приводит к повышению температуры. Поэтому, прежде чем записать возникающую разность уровней жидкости манометра h1 (рис.1,а) в таблицу измерений, ожидают некоторое время (1-2 мин), пока температура воздуха в сосуде не сравняется с к омнатной (уровни жидкости в обоих коленах манометра перестанут изменяться).
а) б)
рис. 1
З атем необходимо вынуть из гнезда кран и, как только правый и левый уровни манометра сравняются (через 1-2 с), быстро вставить кран в гнездо в закрытом положении. Давление в сосуде сравняется с атмосферным давлением. Процесс выпуска воздуха (его расширение) является адиабатическим процессом, так как теплообмен с окружающей средой произойти не успевает. Процесс расширения воздуха совершается за счет его внутренней энергии, и температура воздуха в сосуде станет ниже комнатной. Необходимо подождать некоторое время (2-3 мин), в течение которого воздух будет изохорически нагреваться до комнатной температуры. После чего по манометру можно будет отметить новую разность высот h2 (рис.1,б).
Введем обозначения для характеристики состояний воздуха в сосуде:
I состояние – p1,V1,Т1
(после накачки, до открытия крана);
II состояние – p2,V2 ,Т2 ,
(после адиабатического расширения воздуха, в момент открытия крана);
III состояние – p3,V2,Т1
(после изохорного выравнивания температур в сосуде и комнате, после закрытия крана) (рис. 2).
Причем Т1 – комнатная температура: Т1>Т2 и p2 – атмосферное давление: p2 p1.
Запишем уравнения перехода состояний.
Переход из состояния І в состояние ІІ – адиабатический процесс (подчиняется уравнению Пуассона): (13)
Состояния І и ІІІ имеют одинаковую (комнатную) температуру Т1 (изотермический процесс), поэтому их можно связать законом Бойля-Мариотта:
(14)
Возведем уравнение (14) в степень и разделим на уравнение (13).
или
Откуда
Логарифмируя последнее выражение, находим:
. (15)
Выразим давления р1 и р3 через атмосферное давление р2:
и ,
где d – удельный вес жидкости в манометре.
Подставив значения р1 и р3 в уравнение (15), получим:
,
,
Так как , (разлагаем логарифмы в ряд и пренебрегаем членами второго порядка), то это дает расчетную формулу:
. (16)
Формула (16) является расчетной при определении значения показателя адиабаты (коэффициента Пуассона) = . Необходимо знать избыточное (над атмосферным) давление в баллоне до адиабатического расширения газа и его избыточное давление после изохорного нагревания.
Следует подчеркнуть, что обе величины должны измеряться в состоянии термодинамического равновесия, то есть после прекращения теплообмена.