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

51260. Расчет математического ожидания, среднего квадратического отклонения, дисперсии, с помощью программы Microsoft Excel 33.5 KB
  Так как функция математического ожидания это т оже самое что и функция среднего арифметического то: в пустой ячейке вводим = далее нажимаем fx выбираем функцию СРЗНАЧ выделяем числовые данные нашей исходной таблицы. Вычислить дисперсию: Вводим = далее fx Статистические ДИСП выделить числовые данные...
51261. Финансы - сложная экономическая категория 409.5 KB
  Расширенное воспроизводство включает непрерывное возобновление и расширение производственных фондов, рост валового внутреннего продукта (ВВП) и его главной части – национального дохода, воспроизводство рабочей силы и производственных отношений. Оно осуществляется с использованием товарно-денежных, финансовых и кредитных отношений
51262. Оценка вероятностей, с помощью компьютерных программ Microsoft Excel и Калькулятор 26.5 KB
  Задача работы: оценить вероятность безошибочного написания СМС, которое состоит из 10 символов со 100 нажиманий клавиш, если в 30 случаях нажимания клавиш есть ошибка.
51263. Оценка парных связей между случайными переменными 31 KB
  Просчитать коэффициент корреляции в программе Microsoft Excel: = нажать fx выбрать в поиске всех формул КОРРЕЛ массив1 числа соответствующие обменному пункту №1 массив2 – пункту №2.
51265. Построение графа состояний P-схемы 157 KB
  Задание 1. Построить граф состояний P-схемы. Смысл кодировки состояний раскрыть (время до выдачи заявки, число заявок в накопителе и т.д.). На схеме условно обозначены:
51266. Система тонких линз и определение их основных характеристик 91 KB
  Определение фокусных расстояний собирающей и рассеивающей линз и основных характеристик оптических систем составленных из этих линз. Приборы и принадлежности: источник света со щелью в виде стрелки; экран; рейтер и масштабная линейка; набор линз две собирающих и одна рассеивающая; два штатива для установки линз. Теоретические сведения Оптическая сила линзы D – величина обратная фокусному расстоянию.
51267. Изучение поляризации отраженного от диэлектриков света 92.5 KB
  Цель работы: изучение свойств света, поляризованного при отражении от диэлектриков; изучение законов поляризации света, поляризованного при отражении от прозрачной среды; изучение методов определения показателя преломления диэлектрика по степени поляризации отраженного света.
51268. Построение имитационной и аналитической моделей системы 91 KB
  Два наладчика обслуживают 6 станков. Станок требует наладки в среднем через каждые 0,5 часа. Наладка занимает у рабочего в среднем 10 минут. Все потоки событий – простейшие. Определить, как изменятся следующие показатели: