Методика проведения работы

Для определения показателя адиабаты k осуществляется адиабатный процесс АВ изменения состояния воздуха, причем температура воздуха в точке А равна температуре окружающей среды. Ввиду сложности экспериментального определения удельного объема газа в конце процесса расширения, этот параметр из формулы (14) целесообразно исключить. Поэтому после адиабатного расширения воздуха осуществляется процесс ВС изохорного нагревания воздуха до температуры окружающей среды. Состояние газа в точке С характеризуется параметрами и .

Температуры газа в точках А и С одинаковы, поэтому согласно закону Бойля – Мариотта:

, (15)

После подстановки выражения (15) в равенство (14) и замены удельного объема величиной (для изохорного процесса = )

получим , (16)

Для определения показателя адиабаты k по этой формуле необходимо в эксперименте обеспечить условия, при которых отношения давлений и были бы больше единицы. Тогда выражение (16) может быть упрощенно преобразовано

(17)

где: , и – абсолютные давления воздуха в точках А, В и С.

Описание установки

Сосуд 1 соединяют с насосом 5 и манометром 2. С помощью крана 3 сосуд может сообщаться с окружающей средой, при открытом кране 4 в сосуд насосом 5 нагнетается воздух.

Порядок проведения опыта

Открывают кран 4 и в сосуд насосом 5 нагнетают воздух до избыточного давления 200, 300, 400 мм рт. ст. После того, как нагревшийся при сжатии воздух охладится до температуры окружающей среды и показания манометра не будут изменяться, определяют давление р₁ в сосуде и открывают кран 3. При этом начинается интенсивный процесс истечения воздуха из сосуда, сопровождающийся падением давления и температуры. Процесс АВ изменения состояния воздуха в сосуде можно считать адиабатным, так как ввиду его кратковременности теплообменом с окружающей средой можно пренебречь. Когда давление воздуха в сосуде снизится до атмосферного , кран 3 быстро закрывают. В результате теплообмена с внешней средой начинается процесс ВС изохорного нагрева воздуха, температура которого понизилась при адиабатном расширении. Процесс ВС закончится тогда, когда температура воздуха в сосуде станет равной температуре окружающей среды, а давление примет некоторое постоянное значение . Опыт повторяют несколько раз. Результаты измерений вносят в таблицу.

N п/п	Давление, мм рт.ст.			k	Примечания

Обработка результатов опыта

По формуле (17) подсчитывают ряд значений показателя адиабаты k. По найденным величинам определяют среднее значение k.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение адиабатного процесса. Каково его уравнение и соотношение параметров?

2. Как графически изображаются адиабатный и изотермический процессы на и диаграммах? Почему адиабата круче чем изотерма?

3. Напишите уравнения первого закона термодинамики для адиабатного и изотермического процессов. Как определяются величины, входящие в уравнения?

4. Чему равны изменения внутренней энергии, энтальпии и энтропии в адиабатном процессе?

5. В каких пределах изменяется показатель адиабаты?

6. Как определить показатель адиабаты по известным начальным и конечным параметрам р и , по величинам с_р и с_v?

7. Чему равны значения теплоемкостей в адиабатном и изотермическом процессах?

8. Почему в T-s координатах адиабата изображается вертикальной прямой?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5