где H и h - разность уровней в коленах манометра в состоянии 3 (перед адиабатическим расширением) и в состоянии 4 ( после адиабатического расширения) соответственно (рис.2),
Процесс выпуска газа занимает некоторое время. В какой-то мере успевает произойти теплообмен между газами в сосуде и вне его. Чем быстрее будет происходить выпуск, тем в меньшей мере процесс будет отклоняться от адиабатического.
Выравнивание давлений внутри и вне сосуда в результате выпуска будет тем полнее, чем больше время выпуска. Таким образом, требование адиабатичности процесса выпуска и равенства давлений внутри и вне в конце выпуска предъявляют процессу измерений противоположные требования.
Измеряемый перепад давлений h’ должен зависеть от времени выпуска. Построив по не слишком большим временам экспериментальную зависимость h’ = h’(t) b проэкстраполировав на t = 0, можно найти h для формулы (15) (t - время выпуска газа).
Предполагая зависимость
h¢ = h×e-at,
после логарифмирования имеем:
ln h’ = ln h - a×t, (16)
(a - константа, зависящая от геометрии сосуда). Графически решение уравнения (16) представляется риc.3.
Рис. 3. Зависимость ln h’ от t/
Принципиальная схема установки показана на рис. 4.
 |
Клапан предназначен для соединения (разъединения) сосуда с атмосферой и включения (выключения) секундомера. Секундомер измеряет время выпуска воздуха. Манометр измеряет разность давлений внутри и вне сосуда.
1. Не делать резких движений вблизи установки, чтобы избежать поломки стеклянных деталей и возможных порезов рук
2. Не касаться открытых клемм электрической цепи секундомера.
3. При накачивании воздуха в сосуд оставлять незаполненной жидкостью часть колена манометра со стороны атмосферы, чтобы избежать выплеска жидкости.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ И ПРЕДСТАВЛЕНИЕ
I. Проверяем установку на герметичность. Для этого накачиваем воздух в сосуд, отключаем зажимом насос от сосуда. Если после изохорического падения давления показания манометра стабилизировались - герметичность обеспечена.
2. Накачиваем воздух до разности уровней жидкости в коленах манометра в пределах (25-35) см. Выжидаем 5-6 мин и регистрируем установившийся перепад уровней жидкости в коленах манометра.
3. Нажимаем резко и до упора на клапан К. Воздух со слабим свистом выходит из сосуда. Отпускаем клапан через заданное время, записываем показание секундомера.
4. Дожидаемся стабилизации давление в сосуде в результате изохорического нагревания (процесс (4®5)). Регистрируем перепад уровней в манометре.
5. Повторяем операции пунктов 3 и 4 для времен выпуска воздуха 9,13,17,21,25 с. Медленным накачиванием обеспечиваем каждый раз один и тот же исходный перепад давлений в манометре. Максимальное время выбираем так, чтобы соответствующая ему разность уровней h’ была больше ошибки манометра, равной 3 мм. Результаты измерений заносим в таблицу по нижеприведенной форме:
|
Номер опыта |
Н = мм Н2О |
||
|
t,с |
H’, мм Н2О |
ln h’ |
|
6. По результатам таблицы строим график ln h’ = f(t) и находим по графику ln h.
7. Находим h по lnh и рассчитываем g по формуле (15) (gэ - экспериментальное).
8. Рассчитываем доверительный интервал
для выбранной доверительной вероятности a.
Предельную погрешность измерения Н и h можно принять равной радиусу мениска жидкости в трубке манометра (~3 мм).
9. Рассчитываем относительную
погрешность 
.
10. Рассчитываем по формуле (9), считая воздух состоящим из двухатомных молекул (gт - теоретическое).
11. Сравниваем gэ и gт.
12. Делаем заключение в соответствии с задачей эксперимента.
1. В чем состоит задача эксперимента?
2. Какие непосредственные измерения будете проводить и какими приборами?
3. В каком виде будете представлять результаты намерений'
1. Дайте определение удельной и молярной теплоемкостей.
2. Дайте определение адиабатического процесса. Почему его называют идеальным?
3. От каких параметров зависит внутренняя энергия идеального газа?
4. Сформулируйте первое начало термодинамики.
5. Запишите первое начало для адиабатического, изохорического и изобарического процессов.
6. Различимы ли по Вашим результатам gэ и gт? Почему?
1. Савельев м.В. Курс общей физики. В 3т. -М.: Наука, 1982.
- T.I, 280 с.
2. Физический практикум: Руководство к лабораторным занятиям по физике./В З ч. /Под ред. В.Л. Устюжаниной. -М.: Наука,1968. - Ч. 2. 252 с.
Составители:
Ирина Петровна Нечаева,
Надежда Константиновна Анохина,
Владимир Никитович Березовский
ИЗМЕРЕНИЕ ОТНОШЕНИЯ ТЕПЛОЕМКОСТИ ВОЗДУХА ПРИ ПОСТОЯННОМ ДАВЛЕНИИ К ЕГО ТЕПЛОЕМКОСТИ ПРИ ПОСТОЯННОМ ОБЪЕМЕ
Лабораторный практикум по курсу "0бщая физика"
Утверждены на заседании кафедры физики 31 августа 1988 г., протокол № 324, и одобрены редакционной комиссией факультета
Редактор Калинина Н.П.
Подписано в печать 24.05.1989 г. Формат бумаги 60х84 1/16
Усл. печ. л. 0,64. Уч.-изд. л. 0,71. Тираж 300 экз. Заказ 406.
Бесплатно._____________________________
Сибирский металлургический институт. 654053, г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42. Лаборатория оргтехники СМИ
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.