Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
12
Добавлен:
02.04.2015
Размер:
780.29 Кб
Скачать

Лабораторный экземпляр Лабораторная работа № 20 01.09.2011

Санкт- Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова

(технический университет)

Кафедра общей и технической физики.

Механика

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 20

Изучение изопроцессов в газах

(с компьютерным интерфейсом)

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2011 Г.

Цель работы– экспериментально изучить справедливость закона Бойля-Мариотта при постоянной массе газа (воздуха), из полученного соотношения рассчитать универсальную газовую постоянную.

Общие сведения

Идеальным газомназывается газ, обладающий следующими свойствами:

  1. Размеры молекул малы по сравнению с расстояниями между ними, т.е. молекулы считаются материальными точками.

  2. Между молекулами нет сил взаимодействия за исключением лишь моментов столкновений. При столкновениях молекулы ведут себя как абсолютно упругие шарики.

Реальные газы при малых плотностях (малых давлениях) и при не очень высоких и не слишком низких температурах подчиняются законам идеальных газов.

Термодинамической системойназывается совокупность тел, которые взаимодействуют и обмениваются энергией, как между собой, так и с другими телами (внешней средой). Отдельное тело или газ, находящийся в сосуде, также можно рассматривать как термодинамическую систему.

Совокупность значений некоторого числа физических величин, характеризующих физические свойства тела (системы тел), определяют термодинамическое состояниетела (системы тел). Подобные величины, характеризующие состояние системы и изменяющиеся под влиянием внешних воздействий, называются параметрами состояния.

Переход системы из одного состояния в другое называется процессом.

Состояние данной массы газа М полностью определяется тремя параметрами: давлением p, объемомVи температурой Т. Эти параметры закономерно связаны друг с другом, так что изменение одного из них влечет за собой изменение других. Соотношение, дающее связь между параметрами системы, называетсяуравнением состоянияданной системы.

Для идеального газа уравнением состояния является уравнение Менделеева-Клапейрона:

. (1)

R-универсальная газовая постоянная.

( в СИ.)

 - молярная масса.

Из уравнения Менделеева-Клапейрона можно легко получить уравнения различных процессов в газах.

Изопроцессаминазываются процессы, протекающие в системе с неизменной массой при постоянном значении одного из параметров системы.

  1. Изотермическим называется процесс, протекающий при неизменной температуре (М=const,T=const)

Записав уравнение Менделеева-Клапейрона для двух состояний

,,

получим

или(2)

Это уравнение изотермического процесса (закон Бойля - Мариотта).

Математически это уравнение выражает обратно пропорциональную зависимость давления от объема. На графике зависимостиpотVизотермический процесс изображается кривой, называемойизотермой. На рис.1 представлены изотермы для трех различных температур (Т1< Т23).

  1. Изобарнымназывается процесс, протекающий при неизменном давлении (M=const, р=const)

,

Отсюда

или(3)

Это уравнение изобарного процесса (закон Гей – Люссака). Оно выражает прямо пропорциональную зависимость объема от температуры. На графике зависимостиVотTизобарный процесс изображается прямой проходящей через начало координат. На рис.2 представлены графики изобарного процесса для трех различных значений давления (p1< p2 <p3). Прямые не могут быть продолжены в область низких температур, где законы идеальных газов неприменимы.

  1. Изохорнымназывается процесс, протекающий при неизменном объеме

(M=const, V=const)

,,

Отсюда

или(4)

Это уравнение изохорного процесса (закон Шарля). Оно выражает прямо пропорциональную зависимость давления от температуры. На графике зависимости р отTизохорный процесс изображается прямой проходящей через начало координат. На рис.3 представлены графики изохорного процесса для трех различных значений объема (V1< V2 <V3). Прямые не могут быть продолжены в область низких температур, где законы идеальных газов неприменимы.

Соседние файлы в папке механика 2011