Порядок выполнения работы

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ АДИАБАТЫМЕТОДОМ КЛЕМАНА И ДЕЗОРМА

Выполнил студент гр. _____________ Ф.И.О _________________

Проверил ________________________ дата ___________________

Цель работы: определить показатель адиабаты и сравнить его величину с теоретическим значением.

Порядок выполнения работы

1. Установить пробку крана К так, чтобы баллон Б, который находится под столом, сообщался с насосом Н (в положение I на рис. 1).

2. Осторожно накачать воздух в баллон. Когда разность уровней жидкости в коленах манометра достигнет см, прекратить накачивание и повернуть пробку крана К в положение II, чтобы сосуд не сообщался с атмосферой. Пробка крана должна плотно прилегать к его стенкам и не давать утечки воздуха. Не забывайте об этом до конца эксперимента.

3. Через некоторое время, когда давление окончательно установится и разность уровней в манометре перестанет уменьшаться, измерить - разность уровней в левом и правом коленах манометра.

4. Повернуть пробку крана, давая воздуху в сосуде расшириться наружу. Разность уровней жидкостей в манометре резко уменьшится двумя, следующими друг за другом скачками. Как только при втором скачке уровни жидкостей станут одинаковыми, (h=0) пробку следует немедленно и плотно повернуть в кране К в положение II, закрывая баллон.

5. После того, как баллон будет закрыт пробкой, уровни жидкости в манометре снова начнут расходиться. Следует подождать, когда давление окончательно установится и разность уровней в манометре перестанет увеличиваться. Затем записать установившуюся разность уровней воды в обоих коленах манометра.

6. Опыт повторить не менее N = 9 раз для разных значений начальной величины , лежащих в пределах см. Для каждого опыта вычислить по формуле , а затем определить среднее значение показателя адиабаты . Все измеренные и вычисленные величины заносить в таблицу 1.

Таблица 1

, см
, см
=		=

7. Определить погрешность полученного значения показателя адиабаты

, где 9 – число опытов

8. Записать ответ в виде

8. По формуле вычислить теоретическое значение показателя адиабаты, считая для водуха i =5, и сравнить полученный результат с .

Контрольные вопросы

1. Сформулируйте I-е начало термодинамики и запишите его для идеального газа.

2. Какой газ можно считать идеальным? От каких термодинамических параметров зависит внутренняя энергия идеального газа и что она описывает?

3. Какие величины входят в уравнение состояния идеального газа? Каков его вид?

4. Дайте определение теплоемкости. Чем она отличается от молярной и от удельной теплоемкостей? Почему для разных процессов величина теплоемкости одной и той же система различна? Какие величины связывает уравнение Майера и как его получить?

5. Какой процесс называется адиабатическим? политропическим? Докажите, что изобарический, изотермический и изохорический процессы являются политропическими. Как на практике осуществить адиабатический процесс с газом?

6. Выведите уравнение Пуассона для адиабатического процесса. Что такое показатель адиабаты?

7. Идеальный газ расширяется (сжимается) адиабатически (изобарически, изотермически). Что при этом происходит с давлением, объемом, температурой и внутренней энергией газа? Они увеличиваются, уменьшаются или не изменяются? Нарисуйте примерные графики этих процессов на диаграммах а) Т - р; б) Т - V; в) р - V.

8. Запишите выражение внутренней энергии, теплоемкостей и показателя адиабаты в молекулярно- кинетической теории. Как они зависят от числа степеней свободы i молекул газа?

9. Какие процессы с воздухом в баллоне Б на рис.3- 2 происходят при выполнении работы: а) при накачивании воздуха? б) при открывании крана К? в) при его последующем закрывании? Почему именно эти процессы?

10. Выведите уравнение для определения показателя адиабаты .

11. Молярные теплоемкости азота в процессах и равны и соответственно. Их отношение равно:

а) б) в) г)

12. Средняя кинетическая энергия молекул газа при температуре Т зависит от их конфигурации и структуры, что связано с возможностью различных видов движения атомов в молекуле и самой молекулы. При условии, что имеет место только поступательное и вращательное движение молекулы как целого, средняя кинетическая энергия молекулы азота равна... а) б) в) г)

13.Если не учитывать колебательные движения в линейной трехатомной " молекуле" газа (см.рис.), то отношение кинетической энергии вращательного движения к полной кинетической энергии молекулы равно...а) б) в) г)

14.Молярная теплоемкость идеального газа при постоянном давлении равна , где Дж/(кг×моль) – универсальная газовая постоянная. Число вращательных степеней свободы молекулы равно..

а) 9 б) 1 в) 2 г) 3

Литература

1. Савельев И.В., Курс общей физики,1973, гл. XI, §94 - 98.

2. Колмаков Ю.Н., Пекар Ю.А., Лежнева Л.С., Термодинамика и молекулярная физика, 1999, гл. I, § 4 -9.