2. Экспериментальная часть

1. О 7 писание установки

Рис. 2.

Установка (рис. 2) состоит из стеклянного баллона Б, водяного U - образ­ного манометра М, резиновой груши Г с зажимом З, электросекундомера Э и клапана К, позволяющего одновременно соединять воздух в баллоне с атмо­сферой и включать электросекундомер.

На жидкость в левом колене манометра оказывает давление воздух в комнате, а в правом - воздух в баллоне. Разность давлений воздуха в комнате и в баллоне измеряется по разности уровней воды в коленах манометра. Напри­мер, когда клапан открыт, эти давления равны между собой и поэтому уровни воды в обоих коленах одинаковы. Резиновая груша служит для нагнетания воз­духа в баллон.

1. Порядок выполнения работы

1. Накачивая воздух резиновой грушей, увеличить давление в баллоне, пока уровень жидкости в левом колене манометра не дойдет до красной отметки, по­сле чего перекрыть шланг зажимом.

Так как нагнетаемый в баллон воздух несколько нагревается за счет со­вершения над ним работы, следует подождать, пока установится тепловое рав­новесие газа в баллоне с окружающей средой.

2. После того, как показания манометра перестанут изменяться, записать в таб­лицу значение, равное разности уровней воды в коленах манометра. Внима­ние. Если через несколько минут показания манометра все еще продолжают изменяться, то это означает, что имеется утечка воздуха из баллона. В этом случае надо обратиться к преподавателю.

3. С помощью клапана соединить воздух в баллоне с окружающим воздухом. Клапан нужно держать открытым в течение примерно 5с, после чего отпустить. Время определить по электросекундомеру и записать в таблицу. Перед нажати­ем клапана установить секундомер на нуль при помощи правой кнопки.

4. Подождать, пока показания манометра не перестанут изменяться и записать в таблицу значение, равное разности уровней воды в коленах манометра.

5. Повторить операции 1-4, изменяя время соединения баллона с окружающим воздухом (взять t = 9, 13, 17, 21, 25 с).

Значения h1 для всех опытов должны отличаться друг от друга не более чем на 20-30 мм вод. ст. Допускается подкачивание воздуха в баллон с целью выравнивания значений h₁ для разных опытов. Во всех случаях следить, чтобы уровень воды в левом колене манометра не превышал красной отметки!

6. По данным, содержащимся в таблице, построить график зависимости lnh2 = f (t) (рис.3). Экспериментальные точки аппроксимировать прямой лини­ей. Продолжая прямую до пересечения с осью lnh'₂, найти значение lnh₂ (т.е.

8

произвести экстраполяцию исходных данных на значение t = 0). Рассчитать

h₂ = e^lnh2.

Рис. 3.

7. По данным, содержащимся в таблице, определить среднее значение <h₁> по всем опытам. Рассчитать показатель адиабаты g для воздуха по формуле (9).

8. Рассчитать работу А и изменение температуры DT воздуха при адиабатиче­ском расширении по формулам (11), (12).

9. Рассчитать погрешности измерений по формулам, приведенным в приложе­нии.

10* По наклону графика lnh2 = f (t) (рис. 3), взяв координаты достаточно дале­ко отстоящих точек, определить константу а

(ln h2 )₂ - (ln h2 )i

a = \ ² 2_n , (₁₇₎

t1 - t2

после чего рассчитать коэффициент теплопроводности воздуха к по форму­ле (16).

11. В выводе сравнить полученные величины g и к с их табличными значения­ми. Теоретическое значение g можно рассчитать по формуле (3). Табличное

_—2

значение коэффициента теплопроводности воздуха к = 2,55 • 10 Вт/м-К (при температуре 300 К).

• Выполняется по указанию преподавателя.

9