Лабораторная работа 14 физика 1 курс
.docxМинистерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова»
(ФГБОУ ВПО «МГТУ»)
Кафедра физики
Отчет
по лабораторной работе №14
Выполнил: Махов Д.Ю., студент 1 курса, группа: ССп-15-2
Приняла: Мишенёва Н.И _________________
подпись преподавателя
Дата сдачи отчета: . . 2015
Лабораторная работа №14
"Определение показателя адиабаты методом Клемана и Дезорма"
Цель работы: определение отношения теплоемкости воздуха при постоянном давлении к теплоёмкости при постоянном объеме на основе экспериментального исследования термодинамических процессов в идеальном газе.
Описание лабораторной установки и оборудования:
Экспериментальная установка состоит из стеклянного баллона Б большого объема, соединенного с жидкостным манометром М и ручным насосом Н. Кран К позволяет соединить баллон Б с атмосферой. Для поглощения водяных паров на дно баллона помещена негашёная известь. Установка позволяет с помощью насоса изменять массу воздуха в сосуде, а также следить по манометру за изменением давления. Для измерения времени протекания процессов используется секундомер.
Основные расчетные формулы:
1. Коэффициент Пуассона (12):
2. Среднее значение коэффициента Пуассона (11):
3. Средняя квадратичная погрешность(15):
4. Доверительный интервал (16):
5. Коэффициент Пуассона (9):
6. Уравнение, связывающее параметры газа при адиабатическом процессе (17):
Ход выполнения работы:
Задание 1.
1. Накачаем воздух в баллон до тех пор, пока разность уровней жидкости в манометре не достигнет 200-250 мм.
2. Выждав, когда уровни жидкости в манометре перестанут изменяться, сделаем отсчет разности уровней h1=220 мм.
3. Быстро откроем кран и сразу закроем, как только уровни жидкости в манометре сравняются.
4. После перекрытия крана давление начнёт расти. Выждав, когда уровни жидкости в манометре перестанут изменяться, сделаем отсчет разности уровней h2.
5. Повторите пункты 1-4 10 раз и занесем полученные данные в таблицу 1:
Таблица 1.
h1, мм |
N |
h2, мм |
|
<> |
S |
δ |
220 |
1 |
54 |
1,33 |
1,38 |
0,030 |
0,013 |
2 |
60 |
1,38 |
||||
3 |
61 |
1,38 |
||||
4 |
57 |
1,35 |
||||
5 |
55 |
1,33 |
||||
6 |
62 |
1,39 |
||||
7 |
63 |
1,40 |
||||
8 |
64 |
1,41 |
||||
9 |
63 |
1,40 |
||||
10 |
61 |
1,38 |
6. Рассчитаем, для каждого измерения, значение по формуле (12), среднее значение <> по формуле (11), среднюю квадратичную погрешность S по формуле (15) и доверительный интервал δ по формуле (16). Занесем полученные значения в таблицу 1.
7. Вычислим окончательные экспериментальный результат:
.
8. По формуле (9) рассчитаем теоретическое значение для воздуха:
.
9. Таким образом, экспериментальное значение почти совпадает с теоретическим значением :
Задание 2.
1. Накачаем воздух в баллон до тех пор, пока разность уровней жидкости в манометре не достигнет 200-250 мм.
2. Выждав, когда уровни жидкости в манометре перестанут изменяться, сделаем отсчет разности уровней h1=220 мм.
3. Быстро откроем кран, включив одновременно секундомер. Держим кран открытым в течение 3 секунд, затем закроем его. Выждав, когда давление установится, сделаем отсчет разности уровней h в манометре.
4. Повторим опыт с различными временами запаздывания (t = 3, 5, 7, 9, 11 c.) и занесем результаты измерений в таблицу 2:
Таблица 2.
h1 = 220 мм |
t, с |
3 |
5 |
7 |
9 |
11 |
h, мм |
64 |
46 |
39 |
28 |
22 |
|
lg h |
1,806 |
1,663 |
1,591 |
1,447 |
1,342 |
5. Построим по данным таблицы 2 график lg h = f (t):
6. Продолжив график до пересечения с осью lg h, найдем lg h2 и вычислим h2:
8. Рассчитаем экспериментальное значение по формуле (12):
9. Таким образом, экспериментальное значение почти совпадает с теоретическим значением :
Задание 3.
"Определение изменение температуры при адиабатическом расширении воздуха"
1. Найдем по приборам в лаборатории комнатную температуру и атмосферное давление:
-
t0 = 250C = 298 K
-
P0 = 719 мм рт.ст. = 95859 Па
2. Найдем температуру T в конце процесса адиабатического расширения из формулы (17):
3. Рассчитаем изменение температуры:
4. Вывод: причина изменения температуры заключается в том, что в момент открывания крана происходит адиабатическое расширение газа. Вследствие кратковременности протекания процесса и низкой теплопроводности стеклянного баллона теплота не успевает в него поступить, и работа расширения газа происходит за счет уменьшения внутренней энергии. Уменьшение температуры газа на и свидетельствует об уменьшении внутренней энергии.