Лабораторна робота №30 визначення

Скачати
Лабораторна робота


Лабораторна робота №30







ВИЗНАЧЕННЯ ВІДНОШЕННЯ ТЕПЛОЄМНОСТЕЙ СP/CV ПОВІТРЯ

МЕТОДОМ КЛЕМАНА – ДЕЗОРМА


Мета роботи

Ознайомлення з методом КлеманаДезорма та визначення γ = СP/CV повітря.

Прилади та обладнання

Балон, рідинний манометр, мікрокомпресор.

О
пис вимірювального пристрою та виведення розрахункової формули


Рис.1

Відношення γ=СP/CV можна визначити багатьма експериментальними методами, зокрема з допомогою приладу Клемана – Дезорма, що складається з:

Досліджуваним газом є повітря.

На початку досліду газ знаходиться у балоні при атмосферному тиску po і кімнатній температурі Т1, а під час експерименту послідовно проходить через 3 стани (рис.2):


Стан 1. Система перейде у стан 1, якщо при закритому корку К і

відкритому крані Кр у балон мікрокомпресором нагнітати

повітря до тиску

p1 = po + ρgh1. (1)

Надлишковий над атмосферним тиск ρgh1 визначають у

міліметрах водяного стовпа (h1 виміряна в мм різниця

рівнів води у колінах манометра).

Стан 2. Якщо повністю відкрити корок К, повітря з балону буде

швидко розширюватися в атмосферу до вирівнювання тиску

у балоні з атмосферним. Цей процес можна приблизно вважа-

ти адіабатним, він супроводжується охолодженням повітря

до температури Т2 Т1. Газ, що залишився у балоні займав до

розширення деяку частину об’єму балона V1  VБ, після

розширення його об’єм дорівнює VБ.

Перехід газу із стану 1 в стан 2 ілюструє крива 1–2 (адіабата).

Стан 3. Якщо закрити балон, газ у ньому внаслідок теплообміну буде

ізохорно нагріватися до кімнатної температури Т1, при цьому

тиск зросте до значення

p2 = po + ρgh2 . (2)

Перехід газу із стану 2 в стан 3 ілюструє крива 2–3 (ізохора).

Зауважимо, що стани 1 і 3 відповідають одній температурі Т, отже і одній ізотермі (крива 1–3), тому згідно з законом Бойля-Маріотта:

p1V1 = p2VБ. (3)

Адіабатне розширеня 1–2 опишемо рівнянням Пуассона:

. (4)

Поділимо рівняння (3) у степені γ на рівняння (4)

, (5)

звідки випливає:

. (6)

Пролоґарифмувавши (6), знайдемо γ

γ . (7)

Перетворимо знаменник (7), додавши і віднявши lnp0, а також підставимо значення p1 і p2 з формул (1), (2):

γ . (8)

Атмосферний тиск po  ρgh1; gh2, отже  1; 1,

тому, використовуючи наближення ln(1+x)  x, з (8) будемо мати:

γ , або γ . (9)

Отже, для знаходження γ треба експериментально визначити h1 та h2.

При підготовці до виконання роботи використати:

Теоретична частина. Розділ 7.2, 7.3, 7.4.

Послідовність виконання роботи

  1. У закритий корком К балон Б при відкритому крані Кр нагнітають повітря мікрокомпресором Мк до створення різниці рівнів води у манометрі не менше 150 – 200 мм .

  2. Закрити кран Кр. Внаслідок стиску температура повітря у балоні дещо підвищиться, тому необхідно почекати 2 – 3 хв., поки темпе-ратура зрівняється з кімнатною і різниця рівнів води у манометрі перестане змінюватися. Записати h1 у таблицю.

  3. Відкрити корок К і швидко закрити його після припинення харак – терного шипіння стисненого повітря, що розширюється в атмосфе –ру. При цьому тиск у балоні зрівняється з атмосферним, рівні води у манометрі стануть однаковими, а температура газу знизиться.

  4. Почекати декілька хвилин, поки повітря у балоні нагріється до кім–натної температури; тиск повітря при цьому зросте. Після встанов–лення постійної різниці рівнів води у манометрі записати h2.

  5. За формулою (9) обчислити γ .

  6. Дії, зазначені у пунктах 1-5, повторити 10 разів. Визначити похибки вимірювань.



Таблиця результатів вимірювань і розрахунків



h1, мм

h2, мм

γ

Δγ

δγ

1

вимір

вимір

розр.

розр.




2

вимір

вимір

розр.

розр.




3

вимір

вимір

розр.

розр.




.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.




10

вимір

вимір

розр.

розр.




сер.







розр.

розр.

розр.



Контрольні запитання


  1. Що називається молярною теплоємністю?

  2. Вивести рівняння Майєра і пояснити, чому CPCV.

  3. Який процес називається адіабатним, яким закономірностям він підлягає?

  4. Чому при адіабатному розширенні газ охолоджується?

  5. Записати і пояснити рівняння Пуасcона.

  6. Чим визначається величина γ ?

  7. У чому полягає фізичний зміст універсальної газової сталої R?

7. Вивести розрахункову формулу для визначення γ методом

Клемана-Дезорма.


Рекомендована література:

1. Курс фізики / За редакцією І.Є.Лопатинського.

– Львів: Вид. «Бескид Біт», 2002.

2. Трофимова Т.И. Курс физики.– М.: Высшая школа, 1990.

3. Савельев И. В. Курс общей физики, т.1 –М.: Наука, 1982.


Портфель учня
© ruh.znaimo.com.ua
При копіюванні вкажіть посилання.
звернутися до адміністрації