ФИЗИКА3 БОЛЬШЕ ГОТОВОГО1 / 1-st / Механика / 18 / Отчет 18. Чернобай

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. ВД-05 ___________ / Симаков С.В./

^{(подпись) (Ф.И.О.)}

ОЦЕНКА: _____________

Дата: __________________

ПРОВЕРИЛ:

Доцент: ___________________ / 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 С_р к теплоёмкости при постоянном объёме С_v методом адиабатического расширения (методом Клемана-Дезорма).

Краткое теоретическое обоснование

1. Адиабатный процесс – 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 адиабатным. Из этого определения следует, что в адиабатном процессе . Основан на уравнении Пуассона. Примерами таких процессов являются распространение звука в газах, течение газов по трубам со скоростью звука.   термодинамический процесс, в котором система не обменивается теплом с окружающей средой.

Изопроцессом - называется процесс, проходящий в газах и в жидкостях, и подчиняемым некоторым дополнительным условиям определяющей характер процесса.

Изотермический процесс – теплообмен между газом и внешней средой осуществляется при постоянной температуре. Для идеального газа в процессе при выполняется закон Бойля-Мариотта.

Изохорный процесс – теплообмен между газом и внешней средой осуществляется при постоянном объеме. Для идеального газа в процессе при V=const выполняется закон Гей-Люссака.

 2. Молярная теплоемкость – количества тепла, которое необходимо сообщить одному молю вещества, чтобы повысить его температуру на 1К. Количество тепла, которое необходимо сообщить единице массы вещества, чтобы повысить его температуру на I⁰С, называют удельной теплоёмкостью.

Теплоемкостью тела - называется величина равная количеству теплоты, которое нужно сообщить телу, чтобы повысить его температуру на один Кельвин. 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.

3. 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 ():

.                       

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

4. В ходе лабораторной работы мы должны будем ознакомиться с протеканием адиабатического процесса так же определить отношение теплоёмкости при постоянном давлении С_р к теплоёмкости при постоянном объёме С_v. По теоретическим расчётам коэффициент Пуассона для любого идеального газа > 1, это следует из того, что количество теплоты при постоянном объёме меньше чем при постоянном давлении.

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	120	1	27	1	93	1,290323
2	140		28		112	1,25
3	135		28		107	1,261682
4	115		11		104	1,105769
5	120		27		93	1,290323
6	100		10		90	1,111111
7	110		16		94	1,170213
8	100		12		88	1,136364
9	125		20		105	1,190476
10	115		17		98	1,173469

Таблица 2

м∙10^-3	м∙10^-3

Примеры расчетов

Расчет для строки 1 таблицы №1.

Расчет средних значений.

Пример расчета погрешности

Окончательный результат

Вывод

На основании полученных результатов и сделанных расчетов, можно сделать вывод, что при определении теплоемкости воздуха методом адиабатического расширения коэффициент Пуассона составил 1,19. Как и ожидалось, результат был не многим более 1. Расчеты произведены с полной погрешностью ±0.04.

5