Теоретичні відомості. 1 налити в бюретку з поділками води і відрегулювати гвинтовим затискачем швидкість витікання крапель (приблизно одна крапля за секунду)

ВИЗНАЧЕННЯ ВІДНОШЕННЯ ДЛЯ ПОВІТРЯ МЕТОДОМ КЛЕМАНА–ДЕЗОРМА

Лабораторна робота № 24

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

1 Налити в бюретку з поділками води і відрегулювати гвинтовим затискачем швидкість витікання крапель (приблизно одна крапля за секунду).

2 Перед початком відліку крапель зафіксувати на якій поділці знаходиться рівень води.

3 Порахувати кількість крапель, які утворюються при витіканні 2 мл об’єму рідини. Дослід повторити 5 разів.

4 Одержані результати занести в таблицю.

5 Пункти 1.,2,3,4 виконати з рідиною, поверхневий натяг якої потрібно визначити (рідину пропонує викладач).

6 Для кожного досліду обчислити коефіцієнт поверхневого натягу.

7 Обчислити похибки вимірювань.

1 Що таке поверхневий натяг і причини його утворення?

2 Що називається коефіцієнтом поверхневого натягу?

3 В яких одиницях вимірюють коефіцієнт поверхневого натягу?

4 Які речовини називаються поверхнево–активними і як вони впливають на поверхневий натяг?

5 Вивести робочу формулу.

6 Що таке змочування і крайовий кут?

7 Тиск Лапласа. Капілярність.

МЕТА РОБОТИ: вивчення адіабатного процесу і визначення показника адіабати повітря.

ОБЛАДНАННЯ: прилад Клемана–Дезорма.

Адіабатним процесом називається процес, який відбувається без теплообміну з навколишнім середовищем. Адіабатний процес описується рівнянням Пуасона

, (24.1)

де - тиск; об’єм; - показник адіабати. Показник адіабати визначається відношенням де теплоємність для сталого тиску, а – теплоємність для сталого об’єму.

Якщо відомі температури і тиски, то рівняння адіабати можна записати так

(24.2)

Перший закон термодинаміки для адіабатного процесу запишеться так . Теплоємність тіла - фізична величина, чисельно рівна кількості теплоти яку необхідно надати, щоб нагріти тіло на один градус Кельвіна.

.

Для однорідних речовин розрізняють теплоємність молярну та питому.

Молярна теплоємність – фізична величина, чисельно рівна кількості теплоти, необхідної для нагрівання одного моля речовини на один градус Кельвіна

.

Питома теплоємність – фізична величина, чисельно рівна кількості теплоти, необхідної для нагрівання одиниці маси речовини на один градус Кельвіна

.

Питома теплоємність позначається малою літерою с (с_V, с_р), а молярна − великою (С_V, C_p). Між ними існує зв’язок , де – молярна маса речовини.

Для газів різнять дві теплоємності: за сталого об’єму і за сталому тиску. Якщо нагрівання газу відбувається за сталого об’єму, то вся підведена до тіла теплота іде на збільшення внутрішньої енергії. Якщо ж ту саму кількість газу нагрівають в тому ж інтервалі температур при сталому тиску, то газ розширюється, а це значить, що крім теплоти, яка йде на збільшення внутрішньої енергії, потрібна ще додаткова кількість теплоти для виконання роботи розширення газу. Тому С_p>C_V. Зв’язок між С_p і C_V дається рівнянням Мейера

, (24.3)

де R – універсальна газова стала, чисельно рівна роботі по ізобарного розширення одного моля газу, внаслідок його нагрівання на 1К. Як відомо з молекулярно – кінетичної теорії газів , а , де i – число ступенів вільності. Для одноатомних газів i = 3, для двоатомних i = 5 і для багатоатомних i = 6

Одним із методів визначення є метод Клемана − Дезорма. Він полягає в наступному;. кран К₁ з’єднує балон з насосом, а К₂ − з навколишнім середовищ-щем (рис. 24.1)

При закритому крані К₂ в балон нагнітають деяку кількість повітря і закривають кран К_1. Черездеякий час внаслідок теплообміну із зовнішнім середовищем температура повітря в балоні, яка зросла при накачуванні, знизиться до температури навколишнього середовища, а тиск стане вище атмосферного на величину , де − різниця висот рідини в колінах манометра, − густина води.

Таким, чином повітря в балоні буде характеризуватись параметрами V_1, T _1, де − об’єм балона, − температура в балоні, рівна температурі навколишнього середовища. Відкриваємо кран К₂. Повітря почне швидко розширюватися. Внаслідок того, що розширення відбувається дуже швидко, процес можна вважати адіабатним. Тиск в балоні почне падати. Коли він стан рівним атмосферному, на що вкаже рівність рівнів рідини в колінах манометра, закриємо кран К₂.

Таким чином, в кінці адіабатного процесу повітря буде характеризуватись тиском і температурою . Зв’язок між параметрами повітря на початку адіабатного процесу і в його кінці можна записати, використавши рівняння (24.2)

(24.4)

Відношення температур можна виразити через відношення тисків, виходячи із таких міркувань: нова маса повітря в балоні після закриття крану К₂ має температуру , об’єм рівний об’єму балона і тиск . Внаслідок теплообміну з навколишнім середовищем температура повітря підвищується до температури навколишнього середовища . Так як об’єм постійний, то тиск при цьому також зросте і стане вище атмосферного на величину , де − різниця висот рідини в колінах манометра. Тобто відбувається ізохорний процес, для якого

(24.5)

або

(24.6)

З рівнянь (24.4) і (24.6) одержимо,

(24.7)

Прологарифмувавши рівняння (24.4) і, розв’язавши його відносно , одержимо вираз

(24.8)

Розкладемо і в ряд Маклорена і обмежимось першими двома членами , .

Підставивши одержані вирази у формулу (24.8), одержимо робочу формулу

(24.9)

Дата добавления: 2014-12-16