Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
34
Добавлен:
02.04.2015
Размер:
150.53 Кб
Скачать

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Санкт-Петербургский Государственный Горный Институт им. Г.В. Плеханова

(технический университет)

Отчёт по лабораторной работе № 18

По дисциплине: Физика

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

Тема: Определение отношения теплоемкости при постоянном объеме к теплоемкости при постоянном давлении воздуха методом адиабатического расширения.

Выполнил: студент гр. НГ-04 ___________ / Лушников А.В./

(подпись) (Ф.И.О.)

ОЦЕНКА: _____________

Дата: __________________

ПРОВЕРИЛ:

Ассистент: ___________________ / Чернобай В.И. /

(подпись) (Ф.И.О.)

Санкт-Петербург

2005 год

Цель работы: изучить законы идеального газа и основные положения классической теории теплоёмкости, определить коэффициент Пуассона - отношение теплоёмкости при постоянном давлении Ср к теплоёмкости при постоянном объёме Сv методом адиабатического расширения (методом Клемана-Дезорма).

Краткое теоретическое обоснование

Количество тепла, которое необходимо сообщить одному молю вещества, чтобы повысить его температуру на 1 К, называют молярной теплоемкостью. (M –масса газа, - масса моля). Как показывают и теория, и опыт, теплоемкость зависит от условий, при которых нагревается газ, т.е. от характера термодинамического процесса.

Теплоёмкость газа при постоянном давлении (Сp) больше теплоёмкости при постоянном объёме (Cv). Это легко показать качественно на основании первого начала термодинамики.

Q=U+A

Если газ нагревается при постоянном объеме, то работа не совершается и все подводимое тепло идет на увеличение запаса его внутренней энергии U, т.е. только на повышение температуры газа. Если же газ нагревается при постоянном давлении, он расширяется и производит работу, требующую дополнительного расхода тепла. Таким образом, для повышения температуры газа на определённую величину в изобарном процессе требуется большее количество теплоты, чем при изохорном.

Как следует из теории

Cp = CV + R

где R – универсальная газовая постоянная.

Выражение (2) носит название соотношения Р.Майера.

Отношение =Ср/CV  входит в уравнение Пуассона, описывающее адиабатический процесс, т.е. процесс, идущий без теплообмена с окружающей средой (Q = 0):

.

Здесь и V1 - давление и объем газа в первом состоянии; p2 и - 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. На практике адиабатический процесс совершается в некоторых тепловых двигателях (к примеру, в двигателе Дизеля); распространение звука в газах (быстрое периодическое изменение давления в малых областях пространства) также протекает адиабатически.

Теория и опыт показывают, что теплоёмкость газа зависит от условий, при которых газ нагревается. Если газ нагревать на I0C при постоянном объёме, то потребуется меньше тепла, чем для нагревания при постоянном давлении. Поэтому различают удельную теплоёмкость при постоянном давлении Ср и удельную теплоёмкость при постоянном объёме Сv.Теплоёмкость Ср больше Сv. Отношение теплоёмкости при постоянном давлении к теплоёмкости при постоянном объёме определяется методом адиабатического расширения, через уравнения Бойля-Мариотта () и Пуассона ().

h1-разность уровней в манометре после закачивания воздуха.

h2-разность уровней в манометре после выпуска воздуха.

- коэффициент Пуассона.

Схема установки

1 - кран

2 - стеклянный баллон

3 - U–образный манометр

4 - насос

Расчётная формула

, -коэффициент Пуассона; h1-разность уровней в манометре после закачивания воздуха; h2-разность уровней в манометре после выпуска воздуха.

Формулы погрешности

, - среднее значение коэффициента Пуассона; - коэффициент Пуассона для каждого опыта; - число опытов.

Таблица 1

Физическая

величина

h1

h1

h2

h2

h1-h2

i

м∙10-3

м∙10-3

м∙10-3

м∙10-3

м∙10-3

1

123

1

36

1

87

1,4138

2

114

28

86

1,3256

3

116

29

87

1,3333

4

116

26

90

1,2889

5

119

30

89

1,3371

6

120

36

84

1,4286

7

119

34

85

1,4

8

114

28

86

1,3256

9

115

30

85

1,3529

10

119

30

89

1,3371

Таблица 2

м∙10-3

м∙10-3

117,5

86,8

1,3543

Примеры расчетов

Расчет для строки 1 таблицы №1.

Расчет средних значений.

Пример расчета погрешности

Окончательный результат

Вывод

Изучив законы идеального газа и основные положения классической теории теплоёмкости, был определён коэффициент Пуассона - отношение теплоёмкости при постоянном давлении Ср к теплоёмкости при постоянном объёме Сv методом адиабатического расширения (методом Клемана-Дезорма), равный 1,3543.

Метод Клемана-Дезорма позволяет достаточно точно определить коэффициент Пуассона. Полученные результаты имеют небольшую погрешность относительно истинного значения, что даёт право говорить об отсутствии грубых ошибок при измерениях и вычислениях.

5

Соседние файлы в папке 18