Описание установки и вывод расчетной формулы
Установка, с помощью которой определяют отношение теплоемкостей воздуха по методу адиабатического расширения (Клемана-Дезорма), изображена на рисунке 1. Рисунок 1 Схема лабораторной установки: 1 – манометр жидкостной; 2 и 3 - соединительные шланги; 4 – кран; 5- пневматический насос; 6 – баллон Установка представляет собой баллон 6, соединенный трубкой 2 с водяным манометром 1. Кран 4 служит для соединения сосуда с насосом 5. С помощью насоса будем накачивать в сосуд воздух до тех пор, пока жидкость в правом колене манометра не достигнет некоторого значения шкалы. При сжатии воздуха его температура сначала повысится, а через некоторое время, благодаря теплообмену с внешней средой, воздух в сосуде примет комнатную температуру. В период охлаждения воздуха в сосуде созданное там давление немного снизится и потом будет сохраняться неизменным (рисунок 2). Рисунок 2 График процессов: I – II адиабата; II-III изохора; I-III изотерма
При этом избыточное давление
Два параметра Теперь откроем и быстро (через 1-2 с) закроем кран 4. За этот короткий промежуток времени воздух в сосуде будет расширяться адиабатически (без обмена теплом с окружающей средой), пока его давление не станет равным атмосферному, т. е.
После закрытия крана 4 имевшееся давление воздуха в сосуде
где Таким образом, третье состояние воздуха характеризуется параметрами Обозначим объем той массы воздуха, которая осталась в сосуде после удаления части воздуха (когда он был открыт), через или
Сравнивая первое и второе состояния, отмечаем, что они имеют разные температуры, процесс расширения происходит адиабатически, т.е. здесь следует применить уравнение Пуассона:
Отсюда находим
Возведем обе части равенства (7) в степень
Сопоставив равенства (9) и (10), получим
После логарифмирования
Отсюда
Применяя математические преобразования, допустимые для приближенных вычислений, получим:
Таким образом, для определения отношения теплоемкостей
Порядок выполнения работы и требования К оформлению результатов 3.1 При подготовке к лабораторной работе необходимо изучить и законспектировать следующие библиографические источники: - для неинженерных специальностей С. 125–146, 223–232 /1/. - для инженерных специальностей С. 14–37 /2/; С. 81–84 /3/. 3.2 Открыть кран 4 и с помощью насоса медленно увеличивать в сосуде давление до тех пор, пока разность уровней жидкости не достигнет 15-20 см. После этого кран 4 закрыть и наблюдать за показаниями манометра. В течение некоторого времени (~1 мин.) высоты уровней жидкости в манометре изменяются, а затем станут постоянными.
3.3 Отсчитать положение уровней жидкости в обоих коленах манометра и определить разность уровней столба жидкости 3.4 Полученное значение
Таблица 1 Результаты измерений и вычислений
3.5 Открыть и через 1 - 2 с закрыть кран. Давление будет быстро падать и жидкость в манометре, немного поколебавшись, установится на одном уровне. После закрытия крана давление будет постепенно возрастать и, наконец, достигнет предельного значения. Величину этого давления 3.6 Эксперимент повторить несколько (n) раз и полученные результаты также записать в таблицу 1. 3.7 По результатам измерений 3.8 Вычислить среднеквадратичное отклонение показателя адиабаты
3.9 По таблицам коэффициентов Стъюдента (приложение А) найти 3.10 Вычислить погрешность и относительную ошибку
3.11 Окончательный результат измерения
3.12 Полученную величину 3.13 Сделать вывод.
4 Контрольные вопросы
4.1 Какие газовые процессы называются изотермическими, изохорическими и адиабатическими? 4.2 Представьте график адиабаты и изотермы на 4.3 Какой газ называется идеальным? 4.4 Сформулируйте первое начало термодинамики и примените его для изопроцессов. 4.5 Что называется молем газа? 4.6 Дайте определение удельной и мольной теплоемкостей вещества.
4.7 Как формулируется и записывается уравнение Майера? 4.8 Каков физический смысл универсальной газовой постоянной? 4.9 Сформулируйте теорему Больцмана о равномерном распределении энергии по степеням свободы молекулы. 4.10 Что происходит с внутренней энергией газа при адиабатическом процессе? 4.11 Что называется числом степеней свободы? Лабораторная работа №5
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|