Министерство образования и науки Российской федерации
гОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«Ростовский государственный строительный университет»
Утверждено
на заседании кафедры физики
20 мая 2011 г.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к лабораторной работе № 24
«ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОШЕНИЯ МОЛЯРНЫХ ТЕПЛОЕМКОСТЕЙ
CP/CV ВОЗДУХА МЕТОДОМ АДИАБАТИЧЕСКОГО РАСШИРЕНИЯ»
Методические указания для бакалавриата
всех профилей по направлениям подготовки:
270800 «Строительство»
270200 «Реконструкция и реставрация архитектурного наследия»
280700 «Техносферная безопасность»
190700 «Технология транспортных процессов»
190600 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов»
230400 «Информационные системы и технологии»
230700 «Прикладная информатика»
120700 «Землеустройство и кадастр»
261400 «Технология художественной обработки материалов»
221700 «Стандартизация и метрология»
100800 «Товароведение»
Ростов-на-Дону
2011
УДК 531.383
Методические указания к лабораторной работе № 24 «Определение отношения молярных теплоёмкостей Cp/Cv воздуха методом адиабатического расширения». – Ростов н/Д: Рост. гос. строит. ун-т, 2011. – 12 с.
Методические указания содержат краткую теорию метода, порядок выполнения лабораторной работы, требования техники безопасности, требования к оформлению результатов, а также перечень контрольных вопросов и тестов.
Предназначены для выполнения лабораторной работы по программе курса физики для студентов бакалавриата очной и заочной форм обучения всех профилей по направлениям:
270800 «Строительство»
270200 «Реконструкция и реставрация архитектурного наследия»
280700 «Техносферная безопасность»
190700 «Технология транспортных процессов»
190600 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов»
230400 «Информационные системы и технологии»
230700 «Прикладная информатика»
120700 «Землеустройство и кадастр»
261400 «Технология художественной обработки материалов»
221700 «Стандартизация и метрология»
100800 «Товароведение»
УДК 531.383
Составители: проф. Н.Н. Харабаев,
доц. Ю.И. Гольцов
Рецензент проф. А.Н. Павлов
Редактор н.Е. Гладких
Темплан 2011 г., поз. ___
Подписано в печать ____). Формат 60х84 1/16. Бумага писчая. Ризограф.
Уч.-изд.л 0,5. Тираж 100 экз. Заказ___
Редакционно-издательский центр
Ростовского государственного строительного университета.
334022, Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162
© Ростовский государственный
строительный университет, 2011
Лабораторная работа № 24 «Определение отношения молярных теплоёмкостей cp/cv воздуха методом адиабатического расширения»
Приборы и принадлежности: лабораторная установка ФПТ 1-6.
Цель работы: экспериментальное определение коэффициента Пуассона в уравнении адиабаты для воздуха.
Краткая теория
Молярной теплоёмкостью вещества называется физическая величина С, численно равная количеству теплоты, которое нужно сообщить одному молю вещества для повышения его температуры на 1К в некотором термодинамическом процессе.
Молярная теплоёмкость
(ν – число
молей газа).
Величина С зависит от условий, при которых происходит передача теплоты. Так, для газов молярная теплоёмкость Cp при изобарном процессе (p = const) отличается от молярной теплоёмкости CV при изохорном процессе (V = const).
По первому началу термодинамики (dQ = dU + dA) для элементарного изохорного процесса dQ = dU (dA =0), где U – внутренняя энергия.
Отсюда
CV
=
.
Для изобарного процесса первое начало термодинамики dQ = dU + pdV.
Тогда
.
Так как
для изобарного процесса
,
то получаем уравнение Майера:
,
где R
– универсальная газовая постоянная.
Из уравнения Майера следует, что Cp>CV. Физический смысл этого соотношения состоит в том, что нагревание газа (увеличение внутренней энергии) при изобарном процессе в отличии от изохорного, сопровождается совершением работы расширения газа (работы против внешних сил).
Отношение молярных теплоёмкостей газа
Cр/CV
является коэффициентом Пуассона γ
в уравнении адиабатического процесса:
.
(Адиабатическим называется процесс, протекающий без теплообмена с внешней средой).
Молярные теплоёмкости газа Cp
и CV
определяются числом степеней
свободы i
его молекул:
,
.
Коэффициент Пуассона γ
также определяется числом степеней
свободы молекул:
.
Экспериментально полученные значения коэффициента γ для различных газов позволяют судить о строении молекул этих газов.
Основной задачей данной лабораторной работы является экспериментальное определение коэффициента γ для воздуха и последующего заключения о строении молекул воздуха.