Реферат Курсовая Конспект
Мета роботи - раздел Образование, Фізика Визначення Відношення Питомих Теплоємностей Газів Методом Аді...
|
Визначення відношення питомих теплоємностей газів методом адіабатичного розширення.
5.2. Загальні положення
Питома теплоємність газу – це величина, чисельно рівна кількості тепла, яке потрібно повідомити одиниці маси газу, щоб збільшити її температуру на 1 °С.
Залежно від умов нагрівання вводиться поняття про теплоємності і . Теплоємність відповідає випадку, коли нагрівання газу відбувається при постійному тиску, і називається теплоємністю при постійному тиску. Якщо нагрівання газу відбувається при постійному об'ємі, вводиться поняття – теплоємності при постійному об'ємі. Оскільки при нагріванні газу при постійному об'ємі все тепло, що повідомляється газу, йде на збільшення його внутрішньої енергії, а при нагріванні при постійному тиску тепло йде не лише на збільшення внутрішньої енергії, тіла, але і на здійснення роботи по розширенню газу, рівної значення величини завжди має бути більше .
Представляє інтерес величина , рівна відношенню теплоємностей ; з молекулярно-кінетичній теорії випливає, що
де – число ступенів свободи (для одноатомного газу = 3, двоатомного = 5, багатоатомного = 6).
Процеси, що відбуваються без теплообміну з довкіллям, називають адіабатичними.
Відношення теплоємностей входить в рівняння, виведене Пуассоном для адіабатичного процесу , тому при безпосередньому визначенні величини найпростіше використовувати метод адіабатичного розширення.
У цій роботі визначається величина відношення питомих теплоємностей для повітря.
5.3 Опис лабораторної установки
Якщо розширення газу відбувається досить швидко, газ, що розширюється, не встигає обмінятися теплом з довкіллям, і такий процес з достатньою мірою точності, можна вважати адіабатичним.
У цій роботі ми скористаємося рівнянням адіабатичного процесу в змінних і , яке має вигляд:
(5.1) |
де T – абсолютна температура газу;
Р – тиск.
У скляний балон Б (Рис. 5.1) накачується повітря насосом Н, внаслідок чого в ньому створюється тиск вище атмосферного, що і показує манометр М. Цей стан газу характеризується параметрами , , , , де – маса повітря в балоні. На
Через 3-4 хв після того, як закрили кран А, повітря в балоні шляхом теплообміну із стінками ізохорично нагрівається до початкової температури . Тиск при цьому підвищиться до . Такому станові відповідає точка 3 на графіку адіабати (див. Рис. 5.2), що характеризується параметрами , , , . Оскільки процес 2 – 3 ізохоричний, то
(5.2) |
Прирівнюючи праві частини рівнянь (5.1) і (5.2), отримуємо:
(5.3) |
Логарифмуючи (5.3), маємо:
звідки знаходимо:
(5.4) |
Позначимо тиск повітря в балоні після накачування Р1, а відповідну різницю рівнів рідини в манометрі – Н, атмосферний тиск – Р2, тоді
, | (5.5) |
, | (5.5 а) |
де – коефіцієнт пропорційності, рівний (– щільність рідини в манометрі).
Хай тепер тиску Р3 відповідає різниця рівнів, тоді
. | (5.6) |
З рівнянь (5.5а) і (5.6) можна знайти Р3:
. |
Підставимо набутих значень Р2 і Р3 в рівняння (5.4):
.
Величини і набагато менше одиниці, тому, використовуючи наближену формулу (для x<<1|), отримуємо наступний вираз:
(5.7) |
2.4. Питання для самоперевірки
1) Дати визначення адіабатичного процесу і записати його рівняння для ідеального газу: у змінних Р і V і в змінних Р і Т.
2) Дати визначення СP і CV і пояснити, яка з цих теплоємностей більше і чому.
3) Виразити відношення СP/CV через число ступенів свободи молекули і дати визначення числа ступенів свободи молекули.
4) Пояснити, як і чому змінюється тиск повітря в балоні протягом деякого проміжку часу після закриття крану B, якщо перед цим повітря було швидко накачане в балон.
5) Пояснити, як і чому змінюється тиск повітря в балоні протягом деякого проміжку часу після закриття крану A, якщо перед цим повітря було частково випущене з балона.
6) Записати робочу формулу, по якій обчислювалося відношення g = СP/CV в даній роботі.
7) Намалювати графік адіабатичного процесу.
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
УКРАЇНСЬКА ІНЖЕНЕРНО ПЕДАГОГІЧНА АКАДЕМІЯ... Кафедра фізики теоретичної і загальної електротехніки... Фізика...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Мета роботи
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов