КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Экспериментальная установка. Работа № 8 Определение показателя адиабаты при адиабатическом расширении газаРабота № 8 Определение показателя адиабаты при адиабатическом расширении газа Цель работы: определение отношения для воздуха или углекислого газа по измерению давления в стеклянном сосуде. Измерения производятся сначала после адиабатического расширения газа, а затем после нагревания сосуда и газа до комнатной температуры. В работе используются: стеклянный сосуд; U-образный жидкостный манометр; газгольдер со сжатым воздухом. Схема установки показана на рисунке 1. Установка состоит из стеклянного сосуда 1, снабженного впускным 6 и выпускным 5 кранами, баллона со сжатым воздухом 2 с редуктором 3 и U-образного жидкостного манометра 4, измеряющего избыточное давление газа в сосуде. Схема установки показана на рисунке 1. Избыточное давление (0,03 бар) воздуха создается с помощью баллона со сжатым воздухом и редуктора, соединенного с сосудом трубкой через кран 6. В начале опыта в стеклянном сосуде 1 находится воздух при комнатной температуре и давлении, несколько превышающем атмосферное давление. После кратковременного открытия крана 5, соединяющего сосуд 1 с атмосферой, давление и температура газа будут понижаться. Это уменьшение температуры приближенно можно считать адиабатическим. Параметры установки подобраны таким образом, что при повороте крана 5 на 180° за 0,2¸0,3 сек равновесие в газах по давлению установится намного быстрее, чем равновесие по температуре. Запишем уравнение адиабаты в переменных , . Обозначим состояние газа после повышения давления в сосуде и выравнивания температуры с комнатной () как , а состояние сразу после открытия крана и выравнивания давления с атмосферным - . Получим [1]
Давление после адиабатического расширения газа может считаться равным атмосферному давлению , а температура будет ниже комнатной температуры (температура газа понижается, так как работа расширения совершается за счет внутренней энергии газа). После того как кран 5 вновь отсоединит сосуд от атмосферы, происходит медленное изохорическое нагревание газа со скоростью, определяемой теплопроводностью стеклянных стенок сосуда. Вместе с ростом температуры растет и давление газа. Через некоторое время система достигает равновесия и установившаяся температура газа становится равной комнатной температуре . Изохорический процесс выравнивания температуры при закрытом кране подчиняется закону Гей-Люссака: [2]
Исключая с помощью [2] отношение температур из [1], найдем [3]
и [4]
Учитывая незначительное отличие величин и от , можно разложить логарифмы в ряд пренебрегая членами второго порядка малости. Получим где , [5]
Уравнение [5] можно переписать через показания жидкостного манометра, учитывая, что , а и высота правого и левого столба жидкости в коленах манометра:
[6]
Как следует из [6], для определения необходимо знать избыточное (над атмосферным) давление в баллоне до адиабатического расширения газа и его избыточное давление после изохорного нагревания. Следует подчеркнуть, что обе величины должны измеряться в состоянии термодинамического равновесия, т. е. после прекращения теплообмена. ЗАДАНИЕ
1. Запустите лабораторную работу. 2. Откройте на некоторое время кран 6. Дождитесь выравнивания температуры внутри баллона с комнатной. Свидетельством этого служит постоянство давления в баллоне. Запишите значения уровней жидкости в манометре, вычислите разность уровней. 3. Откройте на короткое время кран 5 (для этого надо нажать левой кнопкой на пульте крана в позицию "З", противоположную текущему состоянию). Подождите, пока уровень жидкости в манометре перестанет изменяться. Запишите разность уровней жидкости в манометре, вычислите разность уровней. 4. Вычислите значение . 5. Несколько раз откройте кран 5, чтобы выпустить излишки воздуха из сосуда. 6. Проведите серию из 4¸6 измерений, каждый раз вновь заполняя сосуд при разном времени открывания крана 6. По полученным значениям вычислите среднее. Сравните со справочным значением.
Дата добавления: 2014-11-16; Просмотров: 1124; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |