Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
36
Добавлен:
02.04.2015
Размер:
106.5 Кб
Скачать

Министерство общего и профессионального образования РФ

Санкт – Петербургский государственный горный институт

имени Г.В. Плеханова (технический университет)

Кафедра

общей и технической физики

ЛАБОРАТОРИЯ МЕХАНИКИ

Отчёт.

РАБОТА 18

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

Выполнил студент группы ГС-02-2 Микаэлянц М.В.___________

Проверила доцент Смирнова Н.Н. ____________

САНКТ - ПЕТЕРБУРГ

2002

Цель работы – изучить законы идеального газа и основные положения классической теории теплоёмкости; определить коэффициент Пуассона  - отношение теплоёмкости при постоянном давлении Ср к теплоемкости при постоянном объеме CV 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. 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 Ср/CV (показатель адиабаты) входит в уравнение Пуассона, описывающее адиабатический процесс, т.е. процесс, идущий без теплообмена с окружающей средой (Q = 0):

.                        (5)

[Ср] - удельная теплоемкость постоянное давление Па ; [CV]  - 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 d'Q –количество теплоты, сообщение которого повышает температуру тела на dT.

Теплоемкость зависит от условий, при которых газ нагревается. Если газ нагревать на IoC при постоянном объеме, то потребуется меньше тепла, чем для нагревания при постоянном давлении. Поэтому различают удельную теплоемкость при постоянном давлении Cp и удельную теплоемкость при постоянном объеме Cv. Теплоемкость Cp больше Cv, 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 I oC. Молярные теплоемкости при постоянном давлении и при постоянном объеме связаны количественным соотношением

Cp- Cv=R,

где R- универсальная газовая постоянная

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

Известно, что CP= CP и Cv= Cv,

где - масса 1 кмоля газа.

Отношение  = Ср/CV  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.

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.                  

Рабочая формула:

где:

γ- коэффициент Пуассона.

h1 - избыточное давление, созданное накачиванием.

h2 - разность уровней.

Таблица 1.

№ опыта

h1

Δh1

h2

Δh2

h1-h2

γi

Мм

мм

мм

мм

мм

1

130

2.4

43

-6,8

97

1,34

2

165

-32.6

52

-15,8

113

1,46

3

114

18.4

25

11,2

89

1,28

4

120

12.4

35

1,2

85

1,41

5

124

8.4

26

10,2

98

1,26

6

138

-5.6

32

4,2

106

1,30

7

123

9.4

15

21,2

108

1,13

8

145

-12.6

42

-5,8

103

1,40

9

135

-2.6

62

-25,8

73

1,85

10

130

2.4

30

6,2

100

1,30

Формула погрешности косвенных измерений.

.

Пример вычислений:

Коэффициент Пуассона для III опыта.:

Среднее значение коэффициента Пуассона:

Вычисление погрешности косвенных измерений:

.

Δγ=0.031∙1.28=0.039

Окончательный результат:

ВЫВОДЫ:

В ходе проведения работы я определила коэффициент Пуассона g (отношение теплоемкости при постоянном давлении CP к теплоемкости при постоянном объеме Cv), среднее значение которого равно 1,4. Если рассчитать количество степеней свободы по формуле , то получим i = 5. Следовательно, получаем двухатомный газ с молекулами с жесткой связью. Это вполне возможно, так как в воздухе содержится много двухатомных газов- N2, O2.

4

Соседние файлы в папке 18