4. Описание опытной установки. 5. Выполнение Эксперимента и обработка опытных данных. 6. Обработка экспериментальных данных

4. ОПИСАНИЕ ОПЫТНОЙ УСТАНОВКИ

 

Лабораторная установка (рис. 5) содержит рабочий сосуд 1, давление в котором измеряется посредством дифманометра 2; вентиль 3 служит для вы­пуска воздуха из сосуда. Сосуд 1 через кран 4 связан со вспомогательным сосу­дом 5, который может поворачиваться вокруг оси 6 от горизонтального поло­жения до вертикального. Сосуд 5 патрубком 7 сообщается с атмосферой.

 

 

 

Рисунок 5 - Схема установки

 

 

5. ВЫПОЛНЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА И ОБРАБОТКА ОПЫТНЫХ ДАННЫХ

 

В рабочем состоянии сосуд 5, заполненный на 50 % водой находится в вертикальном положении, вентиль 3 и кран 4 закрыты, уровни воды в трубках дифманометра 2 находятся в положении «0».

Открыв кран 4, перепускают воду из сосуда 5 в сосуд 1 до тех пор, пока давление в последнем станет равным примерно 250 мм. вод. ст. Кран 4 закры­вают, точно отмечая при этом перепад уровней воды в трубках дифманометра, Далее по дифманометру наблюдают за изменением положения уровней воды в трубках дифманометра (2 - 3 минуты).

Перепад давлений «сосуд - атмосфера» уменьшается, что свидетельству­ет об охлаждении воздуха в сосуде I после его нагревания при сжатии. Процесс сжатия (рис. 6 ) воздуха «0 - 1» от давления атмосферного Р₀ до P₁=Р₀ + h₀ считаем адиабатным, а процесс охлаждения «1-2» с понижением давления от P₁ до Р₂=Р₀+h₁ - изохорным. h₁ - перепад уровней в дифманометре, который установился при достижении равенства Т₂=Т₀ (Р₀ и Т₀ - параметры окружаю­щей среды).

Далее открывают вентиль 3 и быстро закрывают его в тот момент, когда уровни воды в трубках дифманометра будут на отметке «0». Процесс выпуска «2 - 3» считаем как процесс его адиабатного расширения. При этом Р₃=Р₀, а Т₃ оказы­вается ниже Т₀, т. к. при адиабатном расширении воздуха происходит его ох­лаждение. После закрытия вентиля 3 происходит нагревание воздуха в сосуде 1 за счет его теплообмена с окружающей средой, т. е. температура воздуха в со­суде 1

 

повышается от Т₃ до Т₀. Этот изохорный процесс сопровождается повышением давления.

 

 

Рисунок 6 - Схема процесса

 

Окончание процесса фиксируется по прекращению изме­нения показаний дифманометра. Наступающее равновесное состояние характе­ризуется давлением Р₄=Р₀+ h₂.

Эксперимент проводим, используя « адиабатный цикл ». Результаты за­меров заносят в таблицу 4 отчета по лабораторной работе. Далее производится обработка экспериментальных данных.

 

Таблица 4

№	Р0, мм. вод. ст.	Р1, мм. вод. ст.	h1, мм. вод. ст.	Р2, мм. вод. ст.	T3, К	h2, мм. вод. ст.	P4, мм. вод. ст.

 

6. ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

 

« Адиабатный цикл » осуществляется следующим образом. В исходном положении вся вода находится в сосуде 5 и он находится в вертикальном поло­жении. Полностью открывают край 4 и осуществляют, таким образом, быстрое сжатие воздуха в сосуде 1 за счет перетекания в него жидкости. Процесс этот «0 - 1» считаем адиабатным. Далее следует процесс изохорного охлажде­ния воздуха в сосуде «1 - 2». Процесс выпуска воздуха «2 - 3» считаем адиа­батным расширением.

Запишем для него уравнение адиабаты в виде:

 

 

Приведем его к виду:

 

Поскольку  и  - величины малые по сравнению с единицей, раз­ложим обе скобки в ряд, ограничившись лишь слагаемыми первого порядка ма­лости:

 или

Переход от второго состояния к третьему осуществляется при постоянном объеме. Для этого процесса имеем:

 

(т. к. Т₄=Т₀)

 

Учитывая выше изложенное и то, что P₃=Р₀, получим:

 

и тогда:

 

Для перевода единиц мм. рт. ст. в мм. водн. ст. (и наоборот) используем следующую пропорцию:

 

                            735 мм. рт. ст. – 10⁴ мм. водн. ст.

Показания барометра (мм. рт. ст. ) – Х (мм. водн. ст. )

 

1 мм. рт. ст. – 133, 3227 Па

 

 

7 Контрольные вопросы к лабораторной работе 4:

 

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: