ФИЗИКА3 БОЛЬШЕ ГОТОВОГО1 / 1-st / Механика / 18 / 18 Чернобай 3

Министерство образования Российской Федерации

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

(технический университет)

Отчет по лабораторной работе № 18

Физика

По дисциплине:

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

Тема: Определение отношения теплоёмкости при постоянном объёме воздуха методом адиабатического расширения.

Белавина А.А.

Выполнил: студент гр. НГ-04 ____________

^{(подпись) (Ф.И.О.)}

ОЦЕНКА: _____________

Дата: ________________

П

Чернобай В.И.

ассистент

РОВЕРИЛ:

^{(должность) (подпись) (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург 2005

Цель работы – изучить законы идеального газа и основные положения классической теории теплоёмкости; определить коэффициент Пуассона  - отношение теплоёмкости при постоянном давлении С_р к теплоемкости при постоянном объеме C_V методом адиабатического расширения (методом Клемана - Дезорма).

Краткое теоретическое обоснование:

Адиабатным процессом называется процесс, происходящий в термодинамической системе при отсутствии теплообмена с окружающими телами, т. е. при условии Q=0. Адиабатный процесс осуществляется при достаточно быстром расширении или сжатии газа. Адиабатный процесс совершает работу за счёт убыли внутренней энергии системы. Адиабатическим процессом называют процесс расширения или сжатия газа, протекающий без теплообмена с окружающей средой. Полную изоляцию газа от внешней среды осуществить невозможно. Но если газ расширяется очень быстро, процесс можно считать адиабатическим. Примерами таких процессов являются распространение звука в газах, течение газов по трубам со скоростью звука.     

Теплоёмкость вещества при адиабатном процессе равна 0 т.к. , а . При адиабатном расширении его температура уменьшается и давление газа падает быстрее, чем при соответствующем изотермическом расширении.

Отношение С_р/C_V (показатель адиабаты) входит в уравнение Пуассона, описывающее адиабатический процесс, т.е. процесс, идущий без теплообмена с окружающей средой ():

.                        (5)

[С_р] - удельная теплоемкость постоянное давление Па ; [C_V]  - удельная теплоемкость постоянный объём М³.

       Теплоемкостью какого-либо тела называется величина равная количеству теплоты, которое нужно сообщить телу, чтобы повысить его температуру на один Кельвин. Аналитически это определение записывается следующим образом:

где dQ –количество теплоты, сообщение которого повышает температуру тела на dT.

Теплоемкость зависит от условий, при которых газ нагревается. Если газ нагревать на 1^oC при постоянном объеме, то потребуется меньше тепла, чем для нагревания при постоянном давлении. Поэтому различают удельную теплоемкость при постоянном давлении C_p и удельную теплоемкость при постоянном объеме C_v. Теплоемкость C_p больше C_v, потому что при p=const нагреваемое тело расширяется и часть подводимой теплоты расходуется на совершение работы над внешними телами. Если газ нагревается при постоянном объеме, то все подводимое тепло идет только на повышение температуры газа, то есть на увеличение запаса его внутренней энергии. Если же газ нагревается при постоянном давлении, он расширяется и производит работу, требующую дополнительного расхода тепла.

Вместо удельной теплоемкости удобно пользоваться молярной теплоемкостью, равной количеству тепла, необходимому для повышения температуры 1 кмоля на 1 ^oC. Молярные теплоемкости при постоянном давлении и при постоянном объеме связаны количественным соотношением

C_p - C_v = R, соотношение Р.Майера

где R- универсальная газовая постоянная

Молярные теплоемкости обозначают прописными буквами C, а удельные- строчными c.

Известно, что C_P= C_P и C_v= C_v,

где - масса 1 кмоля газа.

Отношение  = С_р/C_V  входит в уравнение Пуассона, справедливое для адиабатического процесса :

,

где p₁ и V₁ – давление и объем газа в первом состоянии; p₂ и V₂ – давление и объем газа во втором состоянии.

Полную теплоизоляцию газа от внешней среды осуществить невозможно. Однако, если параметры состояния газа изменяются очень быстро, процесс можно приближенно считать адиабатическим.

Рабочая формула:

где:

γ- коэффициент Пуассона.

h₁-разность уровней в манометре после закачивания воздуха.

h₂-разность уровней в манометре после выпуска воздуха.

Расчет среднеквадратичной погрешности:

Таблица для записи результатов измерений.

Номер опыта	h1	∆h1	h2	∆h2	h1-h2	i
Единицы измерения	мм	мм	мм	мм	мм	
1	118	1	28	1	90	1.311
2	112		25		87	1.287
3	124		34		90	1.377
4	127		34		93	1.366
5	116		26		90	1.289
6	110		24		86	1.279
7	119		30		89	1.337
8	120		33		87	1.379
9	112		27		85	1.318
10	113		29		84	1.345

Пример вычислений:

1)=

Среднее значение коэффициента Пуассона:

Окончательный результат:

ВЫВОД:

Изучив законы идеального газа и основные положения классической теории теплоёмкости, на опыте был определён коэффициент Пуассона  - отношение теплоёмкости при постоянном давлении С_р к теплоёмкости при постоянном объёме С_v методом адиабатического расширения (методом Клемана-Дезорма). На основании полученных результатов и сделанных расчетов, можно сделать вывод, что при среднеквадратичном отклонение 0,032 аппроксимация данных приводит к коэффициенту Пуассона, который имеет значение 1,329 0.032 .