Определение показателя адиабаты воздуха

Санкт-Петербургский государственный университет путей сообщения

КАФЕДРА ФИЗИКИ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №108

Определение показателя адиабаты воздуха.

Выполнил:                                                                      Проверил:

Студент гр.ПГС-307

Машковский А.С.

Санкт-Петербург

2004г.

Цель работы: ознакомится с методом измерения показателя адиабаты воздуха, а также с основами методики обработки результатов измерений.

Теоретическое обоснование:  адиабатическим процессом называется такое изменение состояния газа, которое происходит без теплообмена с окружающей средой. Первое начало термодинамики для адиабатического процесса имеет вид

dU + dA = 0     или         dA = -dU.

                     Следовательно, работа расширения, будет совершаться за счет уменьшения внутренней энергии газа. Отсюда следует, что адиабатическое расширение сопровождается понижением температуры газа.

                     Если газ расширяется быстро, то он не успевает нагреться за счет притока тепла в сосуд извне, и процесс расширения можно считать адиабатическим.

                     Объем и давления газа, совершающего адиабатический процесс, связаны между собой уравнением Пуассона:

pV^g = const.

                     уравнение адиабаты может быть записано через другие параметры: TV^g-1 =const  и  Tp ^(1-g)/g = const. Величина g называется показателем адиабаты и оказывается равной отношению теплоемкости газа при постоянном давлении C_p к теплоемкости газа при постоянном объеме С_v:

.

                     Если газ нагревают при постоянном объеме, то вся подведенная к газу теплота идет на увеличение внутренней энергии газа (кинетической энергии молекул газа). Если же нагревание идет при постоянном давлении, т.е. газу представлена возможность расширяться, то необходимо еще затратить тепло на совершение работы при которых происходит его нагревание.

                     Теплоемкость газа при постоянном давлении C_p всегда больше Cv и, следовательно,

                     Для идеальных газов показатель адиабаты в широком интервале температур зависит только от числа степеней свободы молекул газа i:

                     Числом степеней свободы называется число независимых осей координат, на которые можно спроектировать любое перемещение тела в пространстве, плюс число независимых осей, на вращении вокруг которых можно разложить любое вращение тела.

Описание лабораторной установки: Для проведения опыта используется сосуд, стенки которого практически исключают теплообмен. Сосуд соединен с манометром, измеряющим избыток давления воздуха внутри сосуда над атмосферным. В сосуд вмонтирован клапан, соединяющий его с атмосферой. Этот клапан открывается с помощью электромагнита, включаемого       кнопкой К.

Порядок выполнения работы:

1.  Накачивают воздух в сосуд с помощью масляного насоса, чтобы создать избыток давления воздуха в сосуде на 15-20 делений выше атмосферного.

2.  Выждав, пока показания манометра перестанут меняться, записывают показания монометра.

3.  Нажимают кнопку К и, как только шипение расширяющегося воздуха прекратится, отпускают ее.

4.  Снова выжидают, пока давление в сосуде установится, затем записывают новое показание манометра h₂. Измерения проделывают пять-семь раз.