Лабораторный практикум   по молекулярной физике,   термодинамике  




Скачать 172.79 Kb.
PDF просмотр
НазваниеЛабораторный практикум   по молекулярной физике,   термодинамике  
страница2/7
Дата конвертации10.10.2012
Размер172.79 Kb.
ТипДокументы
1   2   3   4   5   6   7


Лабораторная работа 1 
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОШЕНИЯ ТЕПЛОЕМКОСТИ ПРИ 
ПОСТОЯННОМ ДАВЛЕНИИ CP  К ТЕПЛОЕМКОСТИ ПРИ 
ПОСТОЯННОМ ОБЪЕМЕ CV  
 
Ц е л ь   р а б о т ы: ознакомиться с методом Клемана-Дезорма определения 
отношения теплоемкости при постоянном давлении к теплоемкости при посто-
янном объеме; определить величину показателя адиабаты для воздуха. 
П р и б о р ы   и   п р и н а д л е ж н о с т и:  закрытый  стеклянный  сосуд,  ма-
нометр, насос. 
 
1.1. Описание установки 
 
 
Экспериментальная  установка  (рис. 1.1) состоит  из  стеклянного  сосуда 1, 
соединенного с водяным манометром 2 и ручным насосом 3 (резиновая «груша»). 
 
Стеклянный сосуд посредством трехходового крана 4 может соединяться 
либо  только  с  ручным  насосом  (резиновой  «грушей»)  и  манометром  (положе-
ние 1), либо с манометром и атмосферой (положение 2), либо с ручным насосом 
и атмосферой (нерабочее положение). 
 
Положение 1 
 
 
Положение 2 
4
 
3
 
 
 
h
 

 
1
 
 
 
Рис. 1.1. Экспериментальная установка 
 
 
 6  

1.2. Теоретическая часть 
 
 
Адиабата – это линия на термодинамической диаграмме состояний, изо-
бражающая  равновесный  адиабатический  (адиабатный,  изоэнтропический) 
процесс, т.е. процесс, при котором термодинамическая система не обменивает-
ся теплом с окружающей средой [ ]
1 . 
 
Уравнение  адиабаты  (уравнение  Пуассона)  имеет  простейший  вид  для 
идеальных газов 
1−γ
PV γ = const;  
γ 1
TV − = const;   TP γ = const,                      (1.1) 
 
где  P,,−  давление,  объем  и температура газа соответственно; 
γ  − показатель адиабаты, равный отношению теплоемкостей газа  и C
P

определяемых  при постоянном  давлении  и  постоянном  объеме,  и  связанный  с 
числом степеней свободы i газа следующим образом: 
 
C
+ 2
P
γ =
=
.                                             (1.2) 
C
i
V
 
 
Отношение  теплоемкостей  играет  большую  роль  при  быстропротекаю-
щих процессах сжатия и расширения газов. Величиной  γ  определяется, напри-
мер,  скорость  распространения  звука  в  газах,  от  нее  зависит  течение  газов  по 
трубам со звуковыми скоростями, достижение сверхзвуковых скоростей в рас-
ширяющихся трубах, процессы сжижения газов и т.п.  
 
Для определения показателя адиабаты  γ  Клеман и Дезорм предложили в 
1819 году очень простой метод, основанный на адиабатическом сжатии и рас-
ширении газа. 
 
Газ  (воздух)  первоначально  находится  в  большом  стеклянном  сосуде 
(рис. 1.1), который соединен с водяным манометром и ручным насосом (рези-
новой  «грушей»).  Давление  воздуха  в  сосуде  P0   равно  атмосферному  давле-
нию, а температура T0  − температуре окружающей среды. 
 
Если с помощью насоса накачать в сосуд небольшое количество воздуха, то 
давление в сосуде, конечно, повысится. Но уровень жидкости в манометре не сразу 
займет равновесное положение, так как при нагнетании воздуха в сосуд происходит 
и  повышение температуры воздуха.  Когда температура воздуха внутри сосуда бла- 
 
 7  

годаря теплопроводности стенок сравняется с температурой окружающего воздуха 
T
h
0 ,  в  манометре  установится  разность  уровней  1 .  При  этом  давление  газа  внутри 
сосуда  P
h
1 , соответствующее показанию манометра  1 , можно записать в виде: 
+ ρgh
1
0
1 , 
 
 
                         (1.3) 
где  ρ  и   − плотность воды в манометре и ускорение свободного падения со-
ответственно. 
 
Если теперь быстро открыть кран, то воздух из сосуда будет адиабатиче-
ски  расширяться  до  тех  пор,  пока  его  давление  не  сравняется  с  атмосферным  
P
T
0 , при этом произойдет и охлаждение газа до температуры 
2 . 
 
К процессу адиабатического расширения может быть применено уравне-
ние Пуассона (1.1): 
1 γ

1 γ

γ
γ
T
⎛ 

ρgh 
2 =
1
=
⎜⎜
⎟⎟
⎜⎜1+
1 ⎟⎟ .   
                       (1.4) 
T
P
P
0
⎝ 0 ⎠

0

 
Если сразу же по достижении давления  P0  вновь закрыть кран, то давле-
ние  внутри  сосуда  начнет  повышаться  за  счет  повышения  температуры  газа 
(благодаря теплопроводности стенок сосуда). Возрастание давления прекратит-
ся, когда температура воздуха в сосуде сравняется с температурой окружающей 
среды  T
P
0 .  При  этом  давление  газа  в  сосуде 
2 ,  соответствующее  показанию 
манометра  h2 , можно записать в виде: 
gh
ρ
2
0
2 . 
 
                                  (1.5) 
 
Так как этот процесс был изохорическим, то для него справедливо соот-
ношение: 
−1
T
⎛ 

ρgh 
2
0
2
=
= 1
⎜⎜
⎟⎟
⎜⎜ +
⎟⎟ .   
                      (1.6) 
T
P
P
0
⎝ 2 ⎠

0

 
Из сравнения равенств (1.4) и (1.6) имеем: 
γ 1

γ
ρgh

ρgh 
2
1
1+
= 1
⎜⎜ +
⎟⎟
P
P

 
                    (1.7) 
0

0

ρgh
 
Так как 
1 << 1, то можно воспользоваться разложением правой части 
P0
равенства (1.7) в ряд, ограничившись членами первого порядка: 
 
 8  
1   2   3   4   5   6   7

Похожие:

Лабораторный практикум   по молекулярной физике,   термодинамике   iconЛабораторный практикум  по физике 
Предисловие    8 
Лабораторный практикум   по молекулярной физике,   термодинамике   icon        биологические основы   лесного хозяйства      Лабораторный  практикум                
Лабораторный практикум для подготовки бакалавра   по профессионально-образовательной программе 250300  
Лабораторный практикум   по молекулярной физике,   термодинамике   iconЛабораторный  практикум  ПО  физике  оптика.  Физика  атома
Оптическая сила системы линз:  Д = ∑ Дi                                            (3)
Лабораторный практикум   по молекулярной физике,   термодинамике   iconКонспект  лекций, лабораторный  практикум, практикум, контрольно-измерительные  материа
У66   Управляемые  конструкции  и  системы. [Электронный  ресурс] :  метод.  ука
Лабораторный практикум   по молекулярной физике,   термодинамике   iconЛабораторный практикум  по общей химии 
Введение  5 
Лабораторный практикум   по молекулярной физике,   термодинамике   iconЛабораторный практикум   по курсу общей
Обработка результатов измерений   4 
Лабораторный практикум   по молекулярной физике,   термодинамике   iconКости черепа
Жуйков,  А. Е.  Лабораторный  практикум  по  курсу  «Анатомия  человека» [Текст]: / 
Лабораторный практикум   по молекулярной физике,   термодинамике   iconИ. В. Сухарева объектно-ориентированное программирование лабораторный практикум
Рыбинская государственная авиационная технологическая академия им. П. А. Соловьева
Лабораторный практикум   по молекулярной физике,   термодинамике   iconЛабораторный практикум по образовательному модулю 
Измерения времен энергетической релаксации электронных  возбуждений квантовых наноструктур 
Лабораторный практикум   по молекулярной физике,   термодинамике   iconПрограмма групповых занятий по физике для учащихся 11 классов по теме: «Практикум решения физических задач»
Учащиеся 11 класса, для которых организованы групповые занятия по физике, ориентированы на поступление в вузы, где один из вступительных...
Разместите кнопку на своём сайте:
TopReferat


База данных защищена авторским правом ©topreferat.znate.ru 2012
обратиться к администрации
ТопРеферат
Главная страница