Обработка результатов измерений

1. Для каждого опыта найдите D = ₁– ₂, а также DP по формуле: . Зная V и t, найдите  по формуле: _экс = V/t, а затем _экс². Результаты запишите в таблицу 1.

2. Для каждого измеренного DР по формуле (8) вычислите N _теор, затем N_теор².  Расчетные данные занесите в таблицу 1.

3. Постройте графики функций N_экс² = j (DP) и N²_теор = j (DP) на одном листе и в одном масштабе. Проанализируйте полученные графики.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ ДОПУСКА К РАБОТЕ

 

1. Какие измерения необходимо выполнить в работе? Расскажите порядок выполнения работы.

2. Как в работе определяется разность давлений DP?

3. На какую величину должна отличаться величина D  последующего измерения от предыдущего?

4. Чем отличается реальная жидкость от идеальной?

5. Какими уравнениями описывается стационарное течение жидкости?

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ СДАЧИ РАБОТЫ

1. Выведите уравнение неразрывности струи. Каков его физический смысл?

2. Какая жидкость называется идеальной?

3. Какое течение называется стационарным?

4. Что такое линии тока, трубка тока, струя?

5. Выведите уравнение Бернулли. Каков его физический смысл?

¢

¢

6. Почему в трубке с большим сечением статическое давление больше, чем в трубке с меньшим сечением? (В трубке с большим сечением уровень воды в манометрической трубке выше, чем в трубке с меньшим сечением).

7. Запишите формулы статического и динамического давлений.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 - 11

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ АДИАБАТЫ ДЛЯ ВОЗДУХА

  Цель работы: определить отношение теплоемкости воздуха при постоянном давлении к теплоемкости воздуха при постоянном объёме. Изучить термодинамические процессы в газах.

 

ВВЕДЕНИЕ

  Теплоемкостью тела С_Т называется величина, равная количеству теплоты , необходимому для нагревания вещества на 1 К:

                                              .                                           (1)

Обозначение  говорит о том, что теплота есть функция процесса.

  Удельной теплоемкостью вещества С_уд называется величина, равная количеству теплоты ,   необходимому для нагревания 1 кг вещества на 1 К:

                                                  .                                   (2)

Молярной теплоемкостью вещества С_мол называется величина, равная количеству теплоты , необходимому для нагревания 1 моль вещества на 1 К:

                                                 .                                    (3)

    Величины С_уд и С_мол  являются характеристиками вещества и зависят от процесса, в котором веществу сообщается теплота . Различают теплоемкости при постоянном объёме (С _V) и постоянном давлении (С _Р), если в процессе нагревания вещества его объём или давление поддерживаются постоянными.

  Если нагревать вещество при постоянном объёме, то все количество теплоты, сообщаемое веществу, полностью идет на увеличение его внутренней энергии. Если нагревать вещество при постоянном давлении, то количество теплоты, сообщаемое веществу, идет на увеличение его внутренней энергии и на работу изобарического расширения, поэтому С_Р больше, чем С _V. Молярные теплоемкости С_{Р мол} и С _{V мол} связаны между собой уравнением:

                                            С _{Р мол} - С _{V мол} = R,                                           (4)

где R – универсальная газовая постоянная.

  Уравнение (4) называется уравнением Майера. Физический смысл величины R – она равна работе, требуемой для увеличения объёма 1 моль газа при изменении его температуры на 1 К при постоянном давлении.

  При постоянном объёме: , здесь - изменение внутренней энергии. Такое обозначение говорит о том, что внутренняя энергия есть функция процесса. Поскольку изменение внутренней энергии равно:

                                                                                         (5)

то, сопоставляя (3) и (5), получим:

                                          ,                                       (6)

здесь - число степеней свободы. С учетом (4) имеем:

                                           .                                     (7)

  Существует две формы передачи энергии от одних тел к другим: теплота и работа. Опыт показывает, что, в соответствии с законом сохранения энергии, при любом способе перехода системы из первого состояния во второе изменение внутренней энергии будет одинаковым и равным разности между количеством теплоты , полученным системой и работой , совершаемой системой против внешних сил. Отсюда следует, что:

                                            = + .                                      (8)

Уравнение (8) выражает первый закон термодинамики: количество теплоты, сообщаемое системе, идет на изменение её внутренней энергии и на совершение системой работы против внешних сил.

  Среди различных термодинамических процессов чаще рассматриваются следующие: 1 - изохорный: -закон Шарля. 2 - изобарный: - закон Гей-Люссака. 3 - изотермический:  - закон Бойля-Мариотта. 4 - адиабатный:  - закон Пуассона, здесь g - показатель адиабаты, равный отношению теплоемкостей:                                 

                                                  .                                            (9)