Описание лабораторной установки и

МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЙ

  Определение показателя адиабаты g в настоящей работе производится следующим методом: исследуемый газ (воздух) заданной массы последовательно проходит через три различных состояния (рис. 1). Из состояния 1 в состояние 2 газ переходит путем адиабатного расширения, из 2 в 3 – путем изохорного нагревания. Процесс 3 - 1 является изотермическим.

 

 

 

                      

 

                               

                    Рис. 1                                          Рис. 2

 

  Установка для определения величины   изображена на рис. 2. Установка состоит из баллона Б, в который можно накачивать воздух насосом Н. Для сообщения баллона с атмосферой служит кран К. Для проведения измерений служит измерительный блок ИБ, соединенный с компьютером ПК.

  Покажем, как опытным путем можно найти показатель адиабаты g. Пусть в баллоне объёмом V ₁ находится при комнатной температуре сжатый воздух, его давление . На рис. 1 этому состоянию соответствует точка 1. Если соединить баллон с атмосферой (открыть кран К), то воздух адиабатно  расширяется и его температура уменьшается (процесс 1-2). Когда давление в баллоне станет (давление не уменьшать до 0), надо закрыть кран К. После этого оставшийся воздух в баллоне станет изохорически нагреваться до комнатной температуры, при этом давление увеличивается до Р₃ (см. рис. 1). Точки 1 и 3 соответствуют комнатной температуре, т.е. процесс 1-3, изображенный на рис. 1, является изотермическим, запишем для него закон Бойля - Мариотта:

                                            .                                      (10)

Процесс 1-2 является адиабатным, запишем для него уравнение Пуассона:

                                         .                                     (11)

  Из уравнений (10) и (11) определим g. Возведем уравнение (10) в степень g и разделим его на (11), тогда получим:

               или   .                (12)

Прологарифмируем (12) и получим выражение для показателя адиабаты:

                                         .                                               (13)

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Закрыть кран К. Накачать воздух в баллон Б так, чтобы давление поднялось до значения Р₁ (25-30 Па). Выждать около 3 минут, тогда давление практически перестанет меняться. Сделать отсчет Р₁ и записать его в таблицу 1.

 

                                                                                          Таблица 1

 

№	Р1, Па	Р2, Па	Р3, Па		< g>	D g i	D g	< g> ± D g	gтеор
1
2
3
4
5
6

 

2. Быстро открыть кран К, при этом воздух выходит из баллона (до конца накачанный воздух не выпускать). Зафиксировать давление Р₂ и закрыть кран, при этом давление в баллоне будет увеличиваться. Выждать около 3 минут, пока давление в баллоне не перестанет меняться. Сделать отсчет давления Р₃. Повторить измерения по пунктам (1) и (2) еще 5 раз. Все полученные данные записать в таблицу 1.

 

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

1. По экспериментальным данным, используя формулу (13), определить   , затем среднее значение , D |  - | и абсолютную ошибку D , как ошибку прямых измерений.

2. Используя формулы (6), (7), (9), вычислить теоретическое значение

_теор, считая воздух двухатомным газом.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ ДОПУСКА К РАБОТЕ

 

1. Какие процессы будут наблюдаться в данной работе?

2. Какой из процессов в данной работе будет являться адиабатным?

 Почему?

3. Почему после прекращения накачивания воздуха в баллон давление в баллоне уменьшается?

4. Какие измерения надо проделать в работе?

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ СДАЧИ РАБОТЫ

 

1. Что называется теплоемкостью вещества, молярной теплоемкостью, удельной теплоемкостью?

2. Как связаны между собой молярная и удельная теплоёмкости? Вывод формулы.

3. Выведите уравнение Майера. Почему С _Р > С _V?

4. Каков физический смысл универсальной газовой постоянной?

5. Какие термодинамические процессы Вы знаете? Запишите уравнения этих процессов.

6. Сформулируйте первый закон термодинамики. Запишите первый закон термодинамики для различных изопроцессов.

7. Выведите уравнение Пуассона.

 

 

Лабораторная работа №12