Обоснование метода. Установка (рис.) состоит из стеклянного баллона B, закрытого Рис

Описание установки

Установка (рис.) состоит из стеклянного баллона B, закрытого

Рис. Схема экспериментальной установки

пробкой, в которую вмонтированы две трубки. Одна трубка снабжена краном K, с помощью которого баллон может быть соединен либо с насосом N, либо с атмосферой. Вторая трубка соединена с манометром M. Водяной U-образный манометр измеряет разность между давлением в баллоне и атмосферным давлением в миллиметрах водяного столба. Разность между давлением в баллоне и атмосферным измеряется по разности уровней в коленах манометра. Для определения отношения теплоемкостей C_p/C_V для воздуха, находящегося в баллоне, с ним проводят последовательность термодинамических процессов, рассматриваемых ниже.

Обозначим через p ₀, V ₀, T ₀ начальные параметры газа в баллоне. Сначала в баллон накачивается воздух. При этом газ в баллоне сжимается и нагревается. После изохорического остывания до комнатной температуры газ имеет некоторое давление p ₁ = p ₀ + h ₁ и температуру T ₀. Затем краном соединяют баллон с атмосферой, и газ адиабатически расширяется. При этом происходит охлаждение газа, и его давление падает до величины p ₀, а температура − до величины T ₁ < T ₀.

В момент достижения давления p ₀ кран K перекрывается, и газ изохорически нагревается до комнатной температуры. В конечном состоянии давление газа p ₂ = p ₀ + h ₂, а температура равна T ₀.

В течение всех рассмотренных процессов масса газа в баллоне больше или равна начальной массе газа m ₀, которую назовем рабочей массой. Накачиваемый и выпускаемый газ служат лишь для сжатия и расширения рабочей массы газа.

Уравнение адиабаты (11) для рассматриваемых процессов запишется в виде

(13)

Температура T ₁ после изохорического нагревания становится равной T ₀, значит, можно записать:

p ₀ /T ₁ = p ₂ /T ₀. (14)

Дата добавления: 2014-12-08