Лабораторная работа Т-2

Определение отношения удельных

теплоёмкостей γ=С_р/С_v газов методом

адиабатического расширения (метод Клемана-Дезорма).

Приборы и принадлежности: стенд, состоящий из герметического баллона с краном, насоса для закачки газа, манометра и соединительных трубок (рисунок 2).

1. Теоретическая часть

Основные термодинамические понятия, состояния и определения.

1.1 Первое начало термодинамики

Рассмотрим формы превращения энергии для частного случая термодинамической системы (рис.1). Подвижный поршень В может двигаться в цилиндре Ас газомЕ. Площадь поршняS, перемещениеdl. Газ находится под давлениемР, он может нагреваться нагревателемСили охлаждаться холодильникомД.

Вдвигая поршень в цилиндр и совершая работу, мы сжимаем газ, в результате чего температура газа повышается и увеличивается его внутренняя энергия. С другой стороны, температуру газа можно повысить иначе – нагреванием, за счет передачи тепла извне от нагревателя С. Мы видим, что в этой системе возможны две формы передачи энергии от одних тел к другим – в форме работы (макроскопические перемещения тел системы под действием сил) и в форме теплоты (части энергии хаотического движения молекул и излучения). Энергия макроскопического механического перемещения может превращаться в энергию теплового движения молекул и наоборот. При этих превращениях соблюдается всеобщий закон сохранения и превращения энергии. Его формулировка для процессов теплообмена, теплопередачи и перехода тепла в другие формы энергии называетсяпервым началом термодинамики.

Теплота, сообщаемая системе, расходуется на увеличение её внутренней энергии и на совершение ею работы против внешних сил

Q=ΔU+A, (1) где Q- кол-во теплоты, полученное системой;

ΔU- изменение её внутреннеё энергии;

А – работа, совершенная системой против внешних сил.

Для бесконечно малого изменения состояния системы (1) будет иметь вид

dQ=dU+dA, (2)

где dQ, dU, dA – бесконечно малые изменения тепла внутренней энергии и работы против внешних сил соответственно.

Теперь введем некоторые понятия и определения, которые будут использоваться в дальнейшем.

1.2 Полная работа системы

Работа термодинамической системы (рис.1) против внешних сил в общем виде имеет вид

dA=p^.dV, (2)

где dV- бесконечно малое перемещение;

p- давление газа Е.

Полная работа А, совершаемая газом при изменении его объёма от V₁ до V_2, определится интегралом

, (3)

Для интегрирования нужно знать зависимость pот объёма.

1.3 Удельная теплоёмкость

Удельной теплоёмкостью вещества С называется величина, равная количеству теплоты, необходимому для нагревания единицы массы вещества (1 кг в системе СИ) на 1К

, (4)