36698

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОШЕНИЯ ТЕПЛОЕМКОСТЕЙ ГАЗА МЕТОДОМ КЛЕМАНА - ДЕЗОРМА

Лабораторная работа

Физика

Основные теоретические положения к данной работе основополагающие утверждения: формулы схематические рисунки: Для определения отношения Сp Cv в случае воздуха в данной лабораторной работе применен метод предложенный Клеманом и Дезормом в котором использовано охлаждение газа при его адиабатическом расширении. Быстрое сжатие и быстрое расширение газа приблизительно можно рассматривать как адиабатический процесс. Отсюда видно что при адиабатическом сжатии температура газа повышается за счет работы внешних сил а при адиабатическом...

Русский

2013-09-23

73 KB

6 чел.

PAGE  5

       Московский государственный университет

путей сообщения РФ (МИИТ)

Кафедра «Физика-2»

Институт, группа        ИСУТЭ,АТС-153               К работе допущен___________________

        (Дата, подпись преподавателя)

Студент__________________________________   Работа выполнена___________________

 (ФИО студента)      (Дата, подпись преподавателя)

Преподаватель  ________________________          Отчёт принят_______________________          (Дата, подпись преподавателя)

ОТЧЁТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №11

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОШЕНИЯ ТЕПЛОЕМКОСТЕЙ ГАЗА

МЕТОДОМ КЛЕМАНА - ДЕЗОРМА

Цель работы: Определение величины отношения теплоемкости  воздуха при  постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме 

Приборы и принадлежности: Стеклянный (или металлический) баллон, водяной манометр, насос (ручной или электрический в металлическом баллоне).

.

Принципиальная схема установки (или её главных узлов):

3. Основные теоретические положения к данной работе (основополагающие утверждения: формулы, схематические рисунки):

Для определения отношения Сp / Cv в случае воздуха в данной лабораторной работе применен метод, предложенный Клеманом и Дезормом, в котором использовано охлаждение газа при его адиабатическом расширении. Предполагается, что воздух идеальный газ.

Напомним, что адиабатическим называется процесс, который происходит без теплообмена с окружающей средой. Быстрое сжатие и быстрое расширение газа приблизительно можно рассматривать как адиабатический процесс.

Запишем первый закон термодинамики для адиабатического процесса

0 = U + A.

Отсюда видно, что при адиабатическом сжатии температура газа повышается за счет работы внешних сил, а при адиабатическом расширении температура газа понижается, так как часть внутренней энергии газа расходуется на работу по расширению газа.

Лабораторный стенд состоит из насоса и баллона, наполненного воздухом и соединенного с водяным манометром (рис. 1).

Посредством крана баллон может сообщаться с атмосферой. Первоначально в баллоне было атмосферное давление pA и температура ТB , равная температуре окружающей среды.

Открыв кран, с помощью насоса можно подкачать в баллон некоторое количество воздуха, в результате чего давление в баллоне повысится. В стеклянный баллон воздух подаётся ручным насосом, в металлический – электрическим (выключатель Н размещён на стенде). Перед включением насоса кран на баллоне следует открыть; после достижения необходимого значения высоты h столбика воды в манометре (но не больше, чем 40 см!) насос выключают, а кран закрывают.

После отключения насоса и перекрытия крана водяной столбик в манометре не сразу займет окончательное положение, так как при быстром сжатии температура газа повышается. Благодаря теплопроводности стенок сосуда через некоторое время температура воздуха в баллоне сравняется с температурой воздуха окружающей среды. Это состояние газа характеризуется температурой  Т1 = ТА и давлением р1 (на рис. 2 точка 1). Давление р1 равно сумме первоначального давления газа в баллоне рА и избыточного давления газа в баллоне р1:

р1   рА + р1 .

После того как давление газа в баллоне установилось, открываем кран и воздух адиабатически расширяется, выходя в атмосферу. В тот момент, когда давление воздуха в баллоне становится равным атмосферному (высота столбиков воды в обоих коленах манометра сравнивается), кран быстро закрывают. При расширении температура газа в баллоне понижается. Это состояние представлено точкой 2 на рис. 2. В первоначальный момент температура ниже ТА окружающей среды. Через некоторое время после закрытия крана температура воздуха в баллоне повышается до температуры ТА за счет теплообмена с окружающей средой, а давление в баллоне при этом повысится на величину избыточного давления  р2.

Состояние газа будет характеризоваться температурой Т1  и давлением

р3   рА + р2.

Это состояние представлено точкой 3 на рис.  2. Таким образом, процесс перехода газа из состояния 1 в состояние 2 происходит адиабатически, а из состояния 2 в состояние 3 изохорически. Точки 1 и 3 диаграммы лежат на одной изотерме. Адиабатическое расширение при переходе из состояния 1 в состояние 2 описывается уравнением Пуассона:

                                         р1 (  р2 (.                                      (2)

Для изохорического процесса при переходе газа из состояния 2 в состояние 3  имеем

                                               р2 / р3  T2 / T1  .                                           (3)

Из уравнений (2) и (3) исключив Т2 / Т1, получим:

                                                                    

                                        (р1 / р2)1    (р2 / р3) .                                        (4)

После логарифмирования: (1 -  ) (lg р1 - lg р2)   (lg р2 - lg р3),     или

  (lg р1 -  lg р2)/ (lg р1 - lg р3 ).   

Заменив р1, р2 и р3 на р1 рА + р1,  р2  рА,   р3  рА + р2 ,  получим:

  [ lg(рA + р1)  lg рA ] / lg(рA + р1)  lg(рA +  р2).

Учитывая, что   lgx  x/x, если  x малая по сравнению с x величина (р1 и р2 малы по сравнению с рА), имеем:

   р1 / (р1  р2) .

Принимая во внимание, что р gh, где h - разница высот столбиков воды в манометре, окончательно получаем,

  h1 / (h1  h2) .                                        (5)

4. Таблицы и графики

Измеряемые

и расчётные величины

Номер  опыта

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

h1

h2

h1  h2

5. Расчёт погрешностей измерений 

(указать метод расчёта погрешностей).

6. Окончательные результаты:

Подпись студента:


 

 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

77930. Системы счисления. Кодирование информации 253 KB
  Система счисления называется позиционной, если одна и та же цифра имеет различные значения, определяемые позицией цифры в последовательности цифр, изображающей число. Количество (Р) различных цифр
77931. ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ 18 KB
  Физически измеряются: деформации под действием силы и напряжения емкостными индуктивными пьезо и тензодатчиками. Основным недостатком ненаклеиваемых датчиков является разный теплоотвод от его элементов следовательно сильное влияние нагрева от измерительного тока что заставляет снижать токснижая чувствительность датчика. Удлинение датчика до 5 на бумажной или полиамидной основе и 0. Применяемый для крепления датчика клей существенно влияет на характеристики измерения за счет: деформации сдвига передающей деформация на резистор ...
77932. КАЧЕСТВО ПРОДУКЦИИ И ЕГО КОНТРОЛЬ 19.5 KB
  Контроль качества контроль количественных и качественных характеристик произведенной продукции. Входной контроль для выяснения качества исходных материалов документации и оборудования. Для возможности сравнения двух вариантов технологии мера качества или иначе критерий качества должна быть определена как закон по которому каждой совокупности характеристик можно поставить в соответствие одно число. Естественно что критерии качества будут разными не только для разных применений разных технологий и разных...
77933. НЕРАЗРУШАЮЩИЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ 160 KB
  Быстрые электроны получают в разных ускорителях или от изотопных источников теллур стронций бета излучения. Спектр излучения сплошной с характеристическими пиками материала мишени. Размер зоны излучения определяется размером пучка электронов и лимитируется допустимой плотностью мощности на мишени. Ионизационная...
77934. УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ДЕФЕКТОСКОПИЯ 22.5 KB
  Обычно дефекты в виде неоднородности среды превышают по размерам длину волны колебания. Наиболее распространены шесть методов УЗ контроля: Импульсный эхометод состоит в анализе отраженной волны короткого импульса УЗ. Характеристика направленности определяется интерференцией волны от разных точек излучателя и описывается функцией SIN X X с аргументом зависящим от соотношений линейного размера излучателя и длины волны колебания. Скорость распространения волны: C = где K модуль всестороннего сжатия RO плотность.
77935. МАГНИТНЫЕ И ДРУГИЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ 15.5 KB
  Контроль магнитного поля для фиксации неоднородности соответствующей дефекту может осуществляться разными методами: Порошковый метод применяется для анализа статического остаточного поля и заключается в налипании ферромагнитного порошка...
77936. СПОСОБЫ ОПТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ЗОНЫ ОБРАБОТКИ 16.5 KB
  Сигнал о распределении освещенности по длине получают дифференцируя выходной сигнал датчика по напряжению сканирования. Траектория сканирования обычно круговая если ось сканирования совпадает с осью засветки изменений сигнала нет в противном случае амплитуда пульсаций зависит от величины смещения а фаза от направления. Различия в устройстве сканаторов дают разные траектории и параметры сканирования: Качающиеся и вращающиеся зеркала расположенные до или после объектива перемещают изображение по окружности с угловой скоростью вдвое выше...
77937. СРЕДСТВА ОПТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ 33.5 KB
  При оптическом контроле зоны технологического процесса безотносительно к типу датчика необходимо решить ряд вопросов: Спроецировать изображение зоны в плоскость преобразователя. Обеспечить соответствие диапазона яркостей изображения динамическому диапазону датчика. За редким исключением оптический датчик невозможно разместить в зоне технологического процесса и световую картину проецируют на чувствительную поверхность датчика обычно с помощью линзовых объективов. Как правило обрамление лазерного луча в виде сопла...