Описание лабораторной установки. 1.1. Экспериментально проверить основные термодинамические законы для идеального газа

Выполнение работы

Подготовка к работе

Цель работы

1.1. Экспериментально проверить основные термодинамические законы для идеального газа.

1.2. Определить коэффициент Пуассона для воздуха и сравнить его с расчетным значением.

Прочитать в учебниках следующие параграфы: [1] – §§ 9.5–9.6, [2] – §§ 50, 53–55, [4] – §§ 21, 22. Для выполнения работы студент должен знать: а) основные уравнения термодинамических процессов; б) первое начало термодинамики; в) понятие коэффициента Пуассона; г) методы расчёта теплоты, работы и изменения внутренней энергии; д) уметь пользоваться измерительными приборами.

Экспериментальная установка для определения коэффициента Пуассона состоит из двух модулей (рис. 4.1). В модуле I находится компрессор, соединенный трубкой 3 с баллоном, находящимся в модуле II.

Для накачивания воздуха в баллон нужно включить тумблер «сеть» и, включив тумблер «компрессор», нажать на клапан «напуск». Клапан 2 «выпуск» позволяет соединять баллон с атмосферой. По U -образному жидкостному манометру, расположенному в модуле II, определяют дополнительное к атмосферному давление в баллоне по разности уровней жидкости в коленах манометра: , где h – разность уровней жидкости в коленах манометра, – плотность жидкости, = 10 кг/м .

3.2. Методика измерений и расчёта

Метод Клемана – Дезорма состоит в определении через измерение разности уровней в манометре и .

В баллон А с помощью насоса накачивается воздух до разности уровней в манометре, примерно, в 200–300 делений. Температура воздуха в баллоне в результате сжатия несколько по вышается. После прекращения накачивания она будет понижаться до комнатной температуры . Процесс понижения температуры происходит при постоянном объеме, сопровождаясь понижением давления и, следовательно, понижением разности уровней жидкости в манометре. После установления температурного равновесия воздух в сосуде будет характеризоваться параметрами и , причем , где – атмосферное давление; – установившаяся разность уровней жидкости в манометре; – гидростатическое давление столба жидкости в манометре высотой , которое уравновешивает добавочное давление в баллоне А; – комнатная температура.

Затем, открыв (на малое время) клапан 2, выпускают часть воздуха из баллона, после чего закрывают клапан 2. В результате этой операции происходит адиабатическое расширение газа, и температура воздуха в баллоне понижается до некоторого значения , а давление становится равным атмосферному .

Поскольку температура , то воздух в сосуде после закрытия клапана начнет изохорически нагреваться за счет получения тепла от окружающей среды. Давление в баллоне при этом повышается; повышается и разность уровней в манометре. Когда температура станет равной , изменение уровней в манометре прекратится, и третье состояние газа будет характеризоваться параметрами и , где – новая установившаяся разность уровней в манометре.

Дата добавления: 2014-12-16