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

4 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

72467. Древняя Русь (IX-начало XII вв.). Русские земли в период политической раздробленности (XII-первая половина XV в.) 113.5 KB
  Этногенез - это происхождение народа: начальные этапы его возникновения и его дальнейшее формирование. Славянской прародиной была территория от реки Одер на западе до Карпатских гор на востоке.
72468. Теория и методика развития речи дошкольников 228.5 KB
  Методика развития речи и обучения родному языку дошкольников так как в нашей книге некоторые вопросы рассматриваются кратко а некоторые например вопросы развития речи детей в зарубежной педагогике; подготовка детей к обучению грамоте и др.
72469. Подготовка будущего читателя в дошкольном учреждении. Особенности восприятия детьми литературных произведений 178 KB
  Они помогают формировать у детей нравственные оценки оказывают влияние на поведение ребят их взаимоотношения со сверстниками и взрослыми. По их мнению эстетическое отношение к окружающему формируется в процессе жизни детей в связи с общим ходом их психологического развития...
72470. Введение в методику развития речи 236 KB
  Компетентностная направленность изучения темы Задание: прочитайте подчеркните важные с вашей точки зрения слова словосочетания предложения абзацы. Материал темы Введение в методику развития речи изучаемой в курсе современной Теории и методики развития речи...
72471. ПОНЯТИЕ О НЕОТЛОЖНЫХ СОСТОЯНИЯХ. ПРИЧИНЫ И ФАКТОРЫ ИХ ВЫЗЫВАЮЩИЕ И ПЕРВАЯ ДОВРАЧЕБНАЯ ПОМОЩЬ 63.5 KB
  В жизни каждого человека вследствие различных причин могут произойти случаи когда его соматическое и физическое здоровье резко меняется ему становится плохо он может даже потерять сознание. При таком состоянии человеку требуется срочная помощь.
72472. Восточные славяне в древности 89 KB
  Славянские народы принадлежат к древнему индоевропейскому единству, включающему такие народы как германские, балтийские, романские, греческие, кельтские, иранские, индийские раскинувшиеся на огромном пространстве от Атлантического океана до Индийского, от Ледовитого океана до Средиземного моря.
72473. ВОЛНОВЫЕ МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ 609 KB
  Генератор устроен так чтобы деформированное гибкое колесо прижималось к внутренней цилиндрической поверхности жесткого колеса с силой достаточной для передачи нагрузки за счет сил трения. При вращении генератора волна перемещений бежит по окружности гибкого колеса.
72474. Подшипники. Назначение и классификация 473.5 KB
  Подшипники служат опорами для валов и вращающихся осей. Они воспринимают радиальные и осевые нагрузки, приложенные к валу, и передают их на раму машины. При этом вал должен фиксироваться в определенном положении и вращаться вокруг заданной геометрической оси.