Приборы и принадлежности: для определения отношения теплоемкостей воздуха g = C P/ C V используется экспериментальная установка ФПТ1-6, общий вид которой показан на рис. 3.
 |
Рис. 3.
Установка состоит из стеклянной колбы, соединённой с открытым вертикальным водяным манометром 2. Воздух нагнетается в колбу микрокомпрессором, размещённым в блоке рабочего элемента 1. Микрокомпрессор включается тумблером «Воздух», расположенным на передней панели блока рабочего элемента. Пневмотумблер «Атмосфера», расположенным на передней панели блока рабочего элемента, в положении «Открыто» позволяет соединять колбу с атмосферой.
Порядок выполнения работы:
1. Включить установку тумблером «Сеть».
2. Установить пневмотумблер «Атмосфера» в положение «Закрыто». Для подачи воздуха в колбу включить тумблер «Воздух».
3. С помощью манометра контролировать давление в колбе. Когда разность уровней воды в манометре достигнет 150 ¸ 250 мм водного столба, отключить подачу воздуха.
4. Подождать две - три минуты, пока температура воздуха в колбе сравняется с температурой окружающего воздуха Т А, в колбе при этом установится постоянное давление P 1 = P А + r g D h 1. Определить разность уровней D h 1, установившуюся в коленах манометра.
5. На короткое время соединить колбу с атмосферой, установив пневмотумблер «Атмосфера» в положении «Открыто», а затем - в положение «Закрыто».
6. Через две - три минуты в колбе установится постоянное давление P 3 = P А + r g D h 2.
7. Определить разность уровней D h 2, установившуюся в коленах манометра. Полученные значения D h 1и D h 2 занести в таблицу 1.
Таблица 1
| Измеряемые и расчётные величины | Номер опыта | |||||||||
| D h 1 | ||||||||||
| D h 2 | ||||||||||
| D h 1- D h 2 | ||||||||||
| g |
|
|
8. Повторить измерения по пп. 2 ¸ 6 не менее 10 раз при различных значениях величины D h 1.
9. Выключить установку тумблером «Сеть».
Обработка результатов измерений
Вычислить g по формуле (7).
Далее оценить среднее значение <g> как среднее арифметическое для всех полученных значений:
<g> = 
и величину S:
S = 
,
где n - число измерений.
Найти абсолютную погрешность измерений:
Δγ = a S,
где a - коэффициент Стьюдента, определяемый из таблицы в методическом пособии [5] (доверительная вероятность задается преподавателем).
Результаты записать в виде:
g = <g> ± Δγ.
Оценить относительную погрешность по формуле:
δg = (S /<g>)·100%.
Полученное значение <g> сравнить с теоретическим, вычисленным по формуле (3), рассматривая воздух как двухатомный газ.
Контрольные вопросы
1. Что такое изопроцессы, и каким законам они подчиняются? Нарисуйте графики этих процессов.
2. Сформулируйте первый закон термодинамики. Запишите этот закон для изопроцессов.
3. Дайте определение удельной и молярной теплоемкостей. В каких единицах СИ они измеряются?
4. Выведите формулу для молярных теплоемкостей С V и С P идеального газа.
5. Дайте определение числа степеней свободы молекулы. Чему равна величина 
для 1-, 2-, 3- и многоатомного идеальных газов?
|
|
6. Рассчитайте теоретическое значение g для 1-, 2-, 3- атомного идеального газа.
7. В чем заключается метод Клемана и Дезорма для определения отношения С P/ С V?
8. Опишите рабочий цикл экспериментальной установки по P - V диаграмме.
9. Что происходит с температурой газа при адиабатическом расширении и адиабатическом сжатии и почему?
10. Что называется доверительной вероятностью и доверительным интервалом?
Список литературы
1. Савельев И.В. Курс общей физики в 3-х тт. Т. 1. Механика. Молекулярная физика. – М.: Астрель АСТ, 2007. – 352 с.
2. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Курс физики. – М.: Изд-во «Академия», 2003. – 720 с.
3. Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высшая школа, 2004. – 544 с.
4. Куюмчян А.М. Определение отношения теплоемкостей воздуха при постоянном давлении и объеме. Методические указания к лабораторной работе № 144 по физике. - М.: МИИТ, 2005. - 12 с.
5. Селезнёв В.А., Тимофеев Ю.П. Методические указания к вводному занятию в лабораториях кафедры физики. – М.: МИИТ, 2006. – 30 с.
Учебно-методическое издание
Лагидзе Раули Михайлович
Харитонов Юрий Николаевич
Куюмчян Аарон Максимович
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОШЕНИЯ ТЕПЛОЁМКОСТЕЙ
ВОЗДУХА ПРИ ПОСТОЯННОМ ДАВЛЕНИИ И ОБЪЁМЕ
Методические указания к лабораторной работе №144
под редакцией профессора Марченко В.И.
Подписано к печати Заказ № Формат 60 × 84 × 21/16
Усл.-печ. л. Изд. № 192-10 Тираж 300 экз.
127994, Москва, ул. Образцова д. 9, стр. 9.
Типография МИИТа