Методические указания к лабораторным работам по физике (механика и термодинамика) — страница 8

  • Просмотров 7488
  • Скачиваний 244
  • Размер файла 437
    Кб

удельный объем V3=V2 (ни масса, ни объем газа не меняются). Переход из первого, состояния во второе (адиабатический про­цесс) описывается уравнением Пуассона где Сравнивая конечное, третье состояние газа с первым, ви­дим, что температура газа в этих состояниях одинакова, следователь­но, к этому переходу применим закон Бойля-Мариотта P1V1=P2V2, (27) Решая систему двух уравнений ((26), (27)), можно определить γ. Для этого возведем второе

уравнение в степень γ разделим его на первое уравнение: Так как V2=V3, то или Логарифмируя последнее выражение, получим Обозначим разность уровней жидкости в манометре в первом состоя­нии h1, а в третьем состоянии - h3. Тогда P1=P0+h1, P3=P0+h3, (P2=P0) Подставим значения Р1, Р2, Р3 в соотношение (28): В данном случае h1 и h3 намного меньше Р0, поэтому отноше­ние разности логарифмов можно заменить отношением разности чисел, т.е. Это дает расчетную

формулу для нашего опыта В молекулярно-кинетической теории молярные теплоемкости газа Сp и Сv определяются через число степеней свобода молекулы i и универсальную газовую постоянную R : Найдем их отношение В данном случае воздух не очищается от влаги и содержит боль­шое количество паров воды, поэтому число степеней свободы будет соответствовать трехатомным молекулам, т.е. i = 6. Порядок выполнения работы 1. Вставить резиновую

трубку 6 насоса в штуцер 4. Включить насос. Нажать и удерживать в нажатом положений рычаг клапана 3. Наблюдая по шкале манометра 2 за увеличением давления в баллоне 1, довести давление до показания уровня воды в левой трубке мано­метра примерно 20 см. Отпустить рычаг клапана. 2. Подождать 2-3 мин, пока температура в баллоне не уравняет­ся с температурой окружающего воздуха. Определить давление газа в баллоне по формуле h1=hл-hn, где hл и hn -

высота уровня воды в левой и правой трубках манометра, соответственно. hл и hn, мм, определяются по шкале манометра. 3. Отсоединить трубку насоса 6 от штуцера 4. Быстро нажать и отпустить рычаг клапана 3 - уравнять давление воздуха в баллоне с давлением окружающего воздуха. Когда температура в баллоне уравняется с внешней температурой (примерно через 2-3 мин), определить давление паров воздуха в баллоне по формуле h3=hл - hn. 4. Повторить

измерения h1 и h3 пять раз, руководствуясь пп. 1-3. Вычислить средние значения давлений h1 и h3. 5. По формуле (29) определить отношение молярных теплоемкостей для средних значений давлений h1 и h3. 6. Определить теоретическое значение γ - по формуле (30). 7. Найти абсолютную и относительную погрешность метода измерений. Контрольные вопросы и задания 1. Запишите и объясните первое начало термодинамики для изохорного, изобарного,