Проведение измерений. Подготовка к эксперименту

Подготовка к эксперименту

1. Закрепите прибор «Изотерма» в штативе (рис. 1). Шланг резервуара прибора при этом должен быть свободен (не подсоединён к датчику давления).

2. Подключите датчики объема и давления к USB-разъёмам компьютера.

3. Установите поршень в положение, соответствующее отметке 50 мл, после чего присоедините датчик давления. При этом Вы отсоединяете установку от окружающего воздуха.

4. Запустите программу «Цифровая лаборатория», выберите раздел «Газовые законы и свойства насыщенных паров», а в нем - эксперимент «Циклический процесс». При этом должен засветиться один из двух светодиодов на корпусе прибора, что свидетельствует о наличии питания.

5. Вращая рукоятку винта по часовой стрелке, до предела уменьшите объем газа в резервуаре. Затем вращайте рукоятку в обратном направлении до тех пор, пока не загорится второй светодиод на корпусе прибора – это сигнализирует о том, что прибор готов к работе.

6. Верните поршень в положение, соответствующее минимальному объёму газа.

7. Наполните два сосуда водой. В первый сосуд налейте горячей (70°С) воды. Второй сосуд нужно наполнить холодной водой.

1. При запущенном сценарии «Циклический процесс» войдите в режим проведения измерений, нажав кнопку .

2. Измеряемые давление и объем газа должны составить примерно 150 кПа и 40 мл соответственно (калибровка датчика объема учитывает объем трубки, соединяющей резервуар с датчиком давления).

3. Опустите резервуар с исследуемым газом в холодную воду (желательно с температурой 5 - 10°С). Подождите пока газ не придет в термическое равновесие с водой (это занимает не более минуты). При охлаждении газа его давление падает, что и отражается на экране (график и цифровой индикатор).

4. Плавно вращая рукоятку винта, переведите поршень в положение, соответствующее объему газа 65 мл.

5. Опустите установку в горячую воду. Подождите до тех пор, пока давление газа, показываемое цифровым индикатором, перестанет изменяться.

6. Плавно вращая рукоятку винта, верните поршень в исходное положение (минимальный объем газа).

7. Опустите установку в холодную воду. Подождите, пока газ остынет, и его температура и давление (на экране) перестанут изменяться.

8. Таким образом, завершится циклический процесс, состоящий в изотермическом увеличении объема газа, изохорном росте давления при увеличении температуры, изотермическом уменьшении объема и изохорном уменьшении давления при охлаждении газа. Для остановки измерений нажмите кнопку .

9. Характерный вид полученного при измерениях графика показан на рис. 2.

10. В нижнем правом углу экрана выводится значение работы, которая была совершена газом в данном циклическом процессе. Работа рассчитывается как сумма величин p_i×DV_i, рассчитанных для каждой из записанных точек процесса (i – номер точки). Величина ×DV_i = V_i+1 - V_i положительна при расширении газа и имеет отрицательный знак при его сжатии. Отметим, что численно работа равна площади замкнутой фигуры, ограниченной графиками составляющих цикл процессов.

Рис. 2

Рекомендуется провести измерения еще один раз, проведя тот же самый циклический процесс в обратном направлении. Для этого с помощью кнопки вернитесь в режим проведения измерений. Значение работы газа, рассчитываемое программой при обработке данных, при этом изменит знак.

Дата добавления: 2014-11-16