Описание установки метода измерений
Для выполнения лабораторной работы необходимо познакомится еще с двумя изопроцессами – изотермическим и адиабатическим. Изотермическим называется процесс, который совершается при постоянных температуре и массе газа, описывается процесс законом Бойля-Мариотта: (7.16) Адиабатическим называется процесс, который совершается над газом без теплообмена с окружающей средой. Процесс описывается уравнением Пуассона: (7.17) Графики изопроцессов газов представлены на рис.7.2: АС – изотерма в координатах - , АВ– адиабата в координатах - .
Рисунок 7.2 В адиабатическом процессе давление падает быстрее, чем в изотермическом, при одинаковом изменении объема в обоих процессах. Для определения отношения теплоемкостей газа реализуется адиабатический процесс при помощи прибора Клемана-Дезорма. Сущность метода Клемана-Дезорма состоит в том, что некоторую массу газа, близкого по свойствам к идеальному газу, путем адиабатического расширения (адиабата АВ на рис 7.2) и изохорического нагревания (изохора BC, V=const) переводят из одного состояния ( ) в другое состояние ( ). Но состояние газа с параметрами характеризует и перевод газа по изотерме из состояния (т.А). Таким образом, в состоянии С можно перевести газ двумя изопроцессами: 1) изотерма ; 2)адиабата c изохорой. Уравнение изотермы возводим в степень γ: Разделив уравнение (7.18) на уравнение (7.17), получим: = (7.19) Таким образом, измеряя давления газа, можно определить искомую величину γ. Рисунок 7.3 Для практической реализации метода адиабатического расширения используется баллон большой емкости. Горловина баллона закрыта используется с тремя отверстиями, в которых размещены три трубки с кранами (рис.7.3).Кран К соединяет баллон с атмосферой, кран –с насосом Н. Третья трубка связывает баллон с водяным манометром М. С помощью насоса в баллон накачивают воздух. Кран К должен быть закрытым. Накачивание воздуха происходит довольно быстро, поэтому воздух в насосе и, конечно, в баллоне разогревается. Спустя некоторое время избыточная теплота перейдет к воздуху комнаты и установится тепловое равновесие, которое характеризуется комнатной температурой и давлением ,где - давление воздуха в комнате, а -показатель разностиуровней водяных столбов в манометре. Выделив мысленно некоторый исследуемый объем газа (состояние 1 изображено линией 1 на рис 7.3), получим его состояние, которое изображено точкой А( ) на диаграмме (см. рис.7.2). Открывая кран К, соединяем баллон с комнатой. Процесс расширения газа происходит быстро, что приблизительно отвечает адиабатическому процессу. Выделенный объём газа перейдет в состоянии 2(на диаграмме рис.7.2 точка В). Его объем (состояние 2 изображено пунктирной линией 2 в баллоне на рис.7.3) больше, чем давление равняется комнатному, температура ниже комнатной, так как газ выполнил работу адиабатического расширения. После окончания процесса адиабатического расширения кран К перекрывается и газ в баллоне нагревается, получая тепло из комнаты. Спустя некоторое время температура газа в баллоне станет равной комнатной, выделенный объем перейдёт в состояние 3 (на рис.7.2 точка С( )). Этот объём станет равным объёму в состоянии 2,а давление , где -разность уровней в коленах манометра после достижения равновесного состояния газа в баллоне. Используя уравнения (7.19), получаем: (7.20) После преобразования уравнения (7.20), получим:
После сокращения на и логарифмирования получим: )ln( ).(7.21) Отношение –малая величина , так как –около десятка сантиметров водяного столба, а имеет около760 ммртутного столбика, или 760·13,6=10366 мм водяного столба. Поэтому при разложении в ряд логарифмов можно ограничиться величинами первой степени малости: ln( что даст возможность переписать уравнение (7.21): ) , откуда .(7.22) Значения и поддаются прямым измерениям, и формула (7.22) является расчетной для определения отношения теплоёмкостей воздуха при постоянном давлении и постоянном объёме.
Популярное: Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (322)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |