Вказівки до виконання роботи. Контрольні запитання

Лабораторна робота № 2.3. ПЕРЕВІРКА ОСНОВНИХ ГАЗОВИХ ЗАКОНІВ

Контрольні запитання

1. Які явища переносу вам відомі?

2. Дайте визначення явища теплопровідності.

3. Запишіть закон Фур’є для явища теплопровідності.

4. Що називається коефіцієнтом теплопровідності? Поясніть його фізичний зміст.

5. Від чого залежить теплопровідність твердих тіл?

6. Дайте визначення градієнта температури.

7. Поясніть фізичний зміст знака «мінус» в законі Фур’є.

8. Що таке регулярний режим нагрівання? Запишіть закон зміни температури залежно від часу за регулярного режиму.

9. Поясніть практичне значення коефіцієнта теплопровідності будівельних матеріалів.

Мета роботи: вивчити та експериментально перевірити закономірності ізотермічного, ізохорного та ізобарного процесів в газах.

Для виконання роботи потрібно засвоїти такий теоретичний матеріал: рівняння стану ідеального газу, ізопроцеси, перший закон термодинаміки, рівняння Майєра.

Література: [ 1, т.1, §§14.6, 14.7, 16.1 – 16.5; 2, §§41, 42, 51 – 56; 6, §§ 4.3, 4.6, 4.7; 7, §§ 2.1, 2.3].

Стан газу характеризується макроскопічними параметрами: об’ємом V, тиском p і температурою T. Зміна одного з них призводить до зміни решти параметрів. Для ідеальних газів справедливим є закон Клапейрона – Менделєєва:

, (2.3.1)

, (2.3.2)

де – кількість молей, m і μ – відповідно маса і молярна маса газу, R – універсальна газова стала (див. дод.).

Перехід певної маси газу з одного стану в інший називають термодинамічним процесом. Якщо такий перехід відбувається за сталого значення одного з параметрів рівності (2.3.1) та m = const, то він називається ізопроцесом. Розрізняють три ізопроцеси:

– ізотермічний (Т = const, закон Бойля – Маріотта):

, або , (2.3.3)

– ізохорний (V = const, закон Шарля):

, (2.3.4)

– ізобарний (р = const, закон Гей-Люссака):

. (2.3.5)

На основі першого начала термодинаміки кількість теплоти , яка підводиться до системи, йде на заміну її внутрішньої енергії і на виконання роботи :

. (2.3.6)

Для ізобарного процесу і для молів газу:

, (2.3.7)

або відповідно до (2.3.1):

, (2.3.8)

звідси

. (2.3.9)

Універсальна газова стала чисельно дорівнює роботі розширення одного моля ідеального газу в ізобарному процесі за збільшення його температури на 1 К.

Для ізохорного процесу: і ,

де – молярна теплоємність за сталого об’єму.

Отже,

. (2.3.10)

Кількість теплоти за ізобарного процесу для 1 моля газу відповідно до (2.3.8):

,

де – молярна теплоємність за сталого тиску.

Отже, (формула Майєра).

Для вивчення законів ідеальних газів користуються лабораторною установкою (рис. 2.5.1), яка складається з герметичного гофрованого циліндра 1, з’єднаного з манометром М, нагрівника 2, термопари 3 для вимірювання температури (див. лаб. роб. 3.4), гвинта 4, лінійки 5 та кранів 6 і 7.

Дата добавления: 2015-05-24