1.3.Адиабатныйпроцесс

Адиабатным называется такой процесс, который протекает без теплообмена с окружающей средой (dQ=0 ).

Теплоёмкость газа, совершающего адиабатный процесс, равна нулю.

Первый закон термодинамики для адиабатного процесса записывается в виде:

(1.10)

Тогда

или

Отсюда видно, что если газ адиабатно расширяется (dV>0), то он совершает положительную работу (dA>0) и, следовательно, dU<0, т.е. газ совершает работу за счёт убыли внутренней энергии системы, что приводит к её охлаждению (dT<0).

Если же газ адиабатно сжимается то dA<0 , dU>0 и dT>0 ,т.е. газ нагревается. На этом основано явление так называемого пневматического огнива, которое находит применение в дизелях, где зажигание горючей смеси осуществляется путем адиабатного сжатия.

При адиабатном процессе изменяются все параметры газа P , V и T. Взаимосвязь между этими параметрами даётся уравнением Пуассона, вывод которого приведём для одного моля идеального газа.

Подставляя в уравнение (1.10) выражения для dA и dU из (1.3) и (1.5), получим:

(1.11)

Выразим из уравнения Менделеева-Клапейрона давление P и подставим в (1.11):

Из формулы Майера найдём R и разделим на C_V:

(1.12)

где  =Ср./C_V - коэффициент Пуассона.

Проинтегрировав (1.12), получим уравнение Пуассона:

(1.13)

Выразив Т из уравнения Менделеева-Клапейрона и подставив в (1.13), получим вторую запись уравнения Пуассона:

		(1.14)
Зависимость P =f(V) в адиабатном процессе описывается кривой, называемой адиабатой. В координатах (P,V) адиабата идёт круче изотермы (PV=const), так как показатель адиабаты больше единицы ( >1) (рис.1)	P Изотерма Адиабата V Рис.1

Можно также показать, что показатель адиабаты связан с числом степеней свободы* молекул іследующим соотношением . Из этого следует также, что показатель адиабаты имеет также верхнюю числовую границу(). Тогда

*)Число степеней свободы – это число независимых координат при помощи которых можно определить положение тела (молекулы).

2.Экспериментальная часть

2.1.Цель работы: Определение коэффициента Пуассона для воздуха.

2.2.Приборы и принадлежности: сосуд, манометр, резиновая груша.

2.3.Экспериментальная установка.

Схема экспериментальной установки показана на рис.2. Сосуд 1 сообщается с окружающим воздухом через патрубок 3. Клапаном 4 регулируют поступление воздуха в сосуд. Давление воздуха в сосуде, избыточное над атмосферным, измеряют жидкостным манометром.

Рис.2	Рис.3

Так как уровень манометрической жидкости может не совпадать с нулём шкалы манометра, то при определении давления в сосуде необходимо отсчитывать смещение обоих менисков жидкости

относительно нуля шкалы. Сумма этих двух отсчётов a+b=h (рис.3) даст высоту столба манометрической жидкости, гидростатическое давление которого равно избытку давления в сосуде по сравнению с внешним атмосферным давлением P_a .Таким образом, абсолютное давление газа в сосуде равно сумме атмосферного давления и давления столба жидкости высотой h в манометре.