Описание лабораторной установки и

МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЙ

  В данной лабораторной работе исследуется изотермический процесс. Схема лабораторной установки представлена на рис. 1.

Здесь ПК - компьютер; КИС - компьютерная измерительная система; ДАД - датчик абсолютного давления; ДО - датчик объёма газа; ПИ - прибор «Изотерма».

 

 

 

Рис. 1

  Прибор «Изотерма» для проведения изотермического процесса (см. рис. 2) представляет собой герметический резервуар 1 (полупрозрачный цилиндр), составляющий единую конструкцию с датчиком изменения объёма 3. Объём резервуара изменяется при движении внутри него поршня 2, осуществляемого вручную за счет вращения винта 4. Положение поршня контролируется датчиком изменения объёма, давление измеряется датчиком абсолютного давления 5, который присоединяется к цилиндру с помощью вакуумного шланга 6.

 

     

 

 

                                                       

           

 

 

Рис. 2

 

   Стенки резервуара обладают достаточной теплопроводностью, чтобы обеспечить равенство температуры газа (в нашем случае – воздуха) температуре внешней среды при условии медленного равномерного вращения винта 4. Калибровка датчика объёма (7) учитывает объём шланга, соединяющего резервуар с датчиком давления (объём шланга V»10 мл).                                 

Метод измерений заключается в следующем.

  Фиксируя при постоянной температуре изменение давления и соответствующее ему изменение объёма воздуха в резервуаре, можно найти температуру, при которой проходит процесс.

  Для вывода формулы, позволяющей измерить температуру, при которой протекает изотермический процесс, воспользуемся уравнением Менделеева - Клапейрона (6). Из этой формулы следует:

                                       .                                          (7)

Величина:  во время проведения эксперимента остается неизменной. Если построить график в координатах: , то получим прямую линию, тангенс угла наклона которой к оси  будет равен: 

                                           .                           (8)

  Определив из графика , зная массу находящегося в резервуаре воздуха m, молярную массу воздуха М и универсальную газовую постоянную R, можно найти температуру Т, при которойпроходил процесс (в нашем случае – изотермический).

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Проверить соединение элементов установки в соответствии с рис. 1. С разрешения преподавателя или заведующего лабораторией включить сеть «220 В», компьютер, монитор.

2. Выбрать на экране окно «Студент», запустить программу  «L physics».

3. Последовательно щелкнуть мышкой «Молекулярная физика», «Газовые законы - дважды», «Изотерма -дважды», «Зависимость P от V - дважды», «Проведение измерений».

4. Вращая винт, уменьшать объём воздуха в резервуаре до тех пор, пока на датчике объёма не загорится сигнальная лампочка. (Объём составит примерно 40 - 30 мл). Щелкнуть мышкой «Пуск» (появится окно «Стоп»).

5. Медленно увеличивать объём воздуха в резервуаре до тех пор, пока на экране не появится светящаяся точка. (Давление при этом будет примерно равно 200 кПа).

6. Медленно увеличивать объём воздуха в резервуаре. Начиная с давления, равного 190 кПа, записывать в таблицу 1 через 10 кПа до 80 кПа значения давления и соответствующего объёма.