Описание установки. Демонстрация 3. Изобарный процесс

Демонстрация 3. Изобарный процесс

Прибор «Изобара» сконструирован на основе полиэтиленового резервуара с гофрированными стенками, который деформируется под действием разности давлений 1 – 2 кПа, что не превышает 2% от давления исследуемого газа, и деформация происходит вдоль одного направления (сжатие и расширение гофрированной поверхности, приводящее к изменению длины цилиндра). Это позволяет легко регистрировать изменение объема газа, при этом свойства резервуара гарантируют поддержание давления внутри него на постоянном уровне с погрешностью, не превышающей 2%. Применяемый резервуар допускает нагрев до температуры 60–70 градусов в сосуде с горячей водой.

Таким образом, с помощью данной установки можно продемонстрировать зависимость объема данной массы газа от температуры при p=const (закон Гей-Люссака).

При проведении измерений необходимо, чтобы температура газа была одинаковой по всему объему резервуара и чтобы датчик температуры, который сам обладает определенной теплоемкостью, успевал приходить в равновесие с окружающим его газом. Для этого изменение температуры газа должно осуществляться достаточно медленно.

Нагрев исследуемого газа проводится с помощью горячей воды. Погружение резервуара с исследуемым газом в горячую воду приводит к быстрому нагреву стенок резервуара. Установление однородного распределения температуры газа внутри резервуара происходит значительно медленнее. Для того, чтобы избежать искажений результатов эксперимента, обусловленных конечной скоростью выравнивания температуры газа и изменения температуры самого датчика, следует проводить запись данных во время остывания резервуара с газом на воздухе.

Оборудование:

· Прибор «Изобара» с встроенными датчиками температуры и объема газа

· Датчик абсолютного давления

· Зажим для трубок

· Шланг вакуумный (15 см)

· Штатив

· Сосуд для воды

Установка для демонстрации изобарного процесса представляет собой (рис. 1) герметичный резервуар 1 (полупрозрачный цилиндр из пластика с гофрированной боковой поверхностью), составляющий единую конструкцию с датчиком изменения объема 2. Элементы установки размещены на кронштейне. Конструкция установки обеспечивает перемещение подвижного основания цилиндра с горловиной вдоль его продольной оси. Это основание цилиндра жестко связано с подвижной частью датчика изменения объема, и таким образом, осуществляется регистрация объема цилиндра с гофрированными стенками.

Горловина цилиндра закрыта пробкой, через которую внутрь вводится кабель датчика температуры 3 и при необходимости осуществляется контроль давления газа внутри цилиндра (датчик давления). Датчик температуры расположен на оси цилиндра в его центральной части.

Датчик объема газа, входящий в установку «Изобара», требует предварительной настройки, последовательность действий при которой описана в разделе «Подготовка к эксперименту». После этого должен включиться индикатор готовности – второй светодиод на корпусе регистратора 2. Если по каким-либо причинам установка отключалась от компьютера, то процедуру настройки необходимо выполнить заново.

Рис 1

В течение эксперимента установку следует размещать вертикально, так чтобы гофрированный цилиндр находился внизу.

Дата добавления: 2014-11-16