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

9608. Технология риск-менеджмента 25.5 KB
  Технология риск-менеджмента базируется на представлении его как вида целенаправленной деятельности финансового менеджера и предусматривает структурирование процесса управления риском, т.е. выделение элементов принятия...
9609. Вивчення та випробування схеми випрямляча 128 KB
  Вивчення та випробування схеми випрямляча МЕТА-вивчення роботи напівпровідникових випрямлячів. Для випрямлення змінного струму, що змінюється за величиною та напрямом, використовуються різноманітні пристрої. Найпростішою є схема, зроблена на напівпровід...
9610. Визначення питомої теплоти фазового переходу першого роду при темпратурі кипіння 59 KB
  Визначення питомої теплоти фазового переходу першого роду при темпратурі кипіння Мета роботи -вивчення явища фазового переходупершогороду у процесах пароутворювання і конденсації води. Переход речовини з однієї фази до іншої може супрово...
9611. Визначення постійної дифракційної решітки 76 KB
  Визначення постійної дифракційної решітки. Мета: Визначити умови спостерігання дифракційних максимумів визначити довжину падаючого світлавизначити період дифракційної решітки. Обладнання: Лінійка на підставці, лазер, набір дифракційних решіток, шт...
9612. Зняття статистичних характеристик германієвого плоского тріоду. Визначення параметрів тріоду по статистичним характеристикам 24.5 KB
  Зняття статистичних характеристик германієвого плоского тріоду. Визначення параметрів тріоду по статистичним характеристикам. Мета роботи: вивчення роботи напівпровідникового тріоду та розрахунок параметрів плоского тріоду по його статистичним харак...
9613. Деякі джерела помилок та заходи по їх обліку або запобіганню 160 KB
  Вступ Однією з основних задач лабораторного практикуму, окрім сприяння кращому засвоєнню ідей та законів фізики, є виховання у студентів навичок самостійної практичної роботи та, насамперед, правильного виконання вимірів фізичних величин. Під час пр...
9614. Визначення коефіцієнта поверхневого натягу рідин з допомогою торзіонних терезів 57 KB
  Визначення коефіцієнта поверхневого натягу рідин з допомогою торзіонних терезів Мета роботи: ознайомлення з роботою торзіонних терезів та визначення коефіцієнта поверхневого натягу різних рідин. Молекули поверхневого шару рідини, на відміну від моле...
9615. Дослідження підсилювача постійного струму на біполярному транзисторі 56 KB
  Тема: Дослідження підсилювача постійного струму на біполярному транзисторі Мета: Отримати вхідну та вихідну вольт-амперну характеристику (ВАХ) біполярного транзистора, обраховувати коефіцієнт підсилення потужності Обладнання: Стенд з двома рег...
9616. Теоретичні відомості до лабораторних робіт Т1 та Т2 Фізика твердого тіла 225.5 KB
  Теоретичні відомості до лабораторних робіт Т1 та Т2 Фізика твердого тіла Напівпровідникові прилади можна розподілити на дві групи: прилади з точковими контактами та прилади з площинним контактами. Ми обмежимось розглядом площинних діодів та тр...