Методические указания к лабораторной работе №2. 1 Определение отношения удельных теплоёмкостей газа методом адиабатического расширения




Скачать 61.47 Kb.
НазваниеМетодические указания к лабораторной работе №2. 1 Определение отношения удельных теплоёмкостей газа методом адиабатического расширения
Дата публикации19.02.2014
Размер61.47 Kb.
ТипМетодические указания
zadocs.ru > Математика > Методические указания
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №2.1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОШЕНИЯ УДЕЛЬНЫХ ТЕПЛОЁМКОСТЕЙ ГАЗА МЕТОДОМ АДИАБАТИЧЕСКОГО РАСШИРЕНИЯ
Цель работы

Изучение термодинамических процессов в газе. Освоение метода Клемана-Дезорма по определению отношения теплоёмкостей газа .
ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ

Герметичный баллон, шланги, кран, нагнетательный насос, водяной манометр.
ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ

Для определения отношения удельных теплоёмкостей газа с ним последовательно проводят термодинамические процессы, графически представленные на рис.2. Сначала, перекрыв кран К (см. рис.1), в баллон накачивают воздух. При этом газ в баллоне сжимается и нагревается. После прекращения подачи в баллон воздуха в течение 4-5 минут происходит процесс изохорического остывания его (процесс 1 – 1, рис.2). В конце этого процесса давление воздуха превышает атмосферное давление , а температура становится равной комнатной ^ Т0.

Если теперь открыть кран К, то происходит быстрое расширение сжатого газа, при котором теплота от окружающей среды не успевает подводиться к воздуху в баллоне, т.е. происходит адиабатический процесс. На рис 2 он представлен кривой 1–0. В ходе расширения часть газа выходит го баллона. Оставшаяся часть расширяется от объёма до объёма , равного объёму баллона Б. Давление газа в конце расширения равно атмосферному. Согласно уравнению Пуассона (11), параметры газа в начале и конце адиабатического расширения связаны соотношением

. (13)

При адиабатическом расширении газ совершает работу за счет убыли внутренней энергии, поэтому его температура понижается до меньшей комнатной .

Если сразу после процесса расширения, происходящего за время, в течение которого давление в баллоне достигнет атмосферного (уровни манометра уравняются), быстро закрыть кран К, то за счёт постепенного подвода тепла от воздуха, окружающего баллон, температура исследуемого газа начнет увеличиваться, что сопровождается ростом давления газа в баллоне. Так как объём газа остаётся постоянным и равным объёму баллона, этот процесс представлен на рис.2 изохорой 0-2. В конечном состоянии 2 температура газа становится равной комнатной , а давление равно . В состояниях 1 и 2 газ находится при одинаковой температуре , поэтому на основании закона Бойля-Мариотта

. (14)

Подставляя из (14) неизвестное отношение , получим

. (15)

Отношения давлений в (15) с использованием (12) можно выразить через разность уровней жидкости:

.

Если избыточные давления значительно меньше атмосферного , то логарифмы в (15) можно разложить в ряд Тейлора и ограничиться линейным приближением по малой величине. В результате получим

.

С использованием этого соотношения из (15) находим

, (16)

где , — соответственно разности уровней жидкости в коленах манометра для состояний газа 1 и 2 (см. рис.2).

^ МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА И ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

Схема прибора для изучения адиабатического расширения газа изображена на рис. 1.



Его основой является герметичный баллон ^ Б. Этот баллон шлангом соединяется с атмосферным воздухом и может перекрываться краном К. Исследуемый газ (воздух) вводится в баллон нагнетательным насосом Н. Второй шланг соединяет баллон с водяным манометром М, по разности h уровней жидкости в коленах которого измеряется избыточное давление р газа в баллоне:

, (12)

где – давление газа в баллоне; – атмосферное давление; – плотность жидкости манометра (воды); g – ускорение свободного падения.

^ ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Закройте кран К и медленно накачайте воздух в баллон, пока разность уровней в манометре не достигнет 380 – 420 мм.

2. Через 4–5 минут, когда воздух в баллоне охладится до комнатной температуры и уровни жидкости в манометре перестанут изменяться, определите разность уровней .

3. Откройте кран К и когда уровни жидкости в коленах манометра уравняются быстро закройте его. Через 3-4 минуты, когда воздух в баллоне нагреется до комнатной температуры, измерьте разность уровней .

4. По формуле (16) сделайте контрольный расчет и обсудите результат с преподавателем.

Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.


№ п/п













1



















2













3













4













5





























5. Аналогичные измерения проведите ещё 5 раз. Рассчитайте для каждого опыта, определите среднее значение для серии измерений.

6, Вычислите абсолютные погрешности отклонения каждого экспериментального результата от среднего .

7. Рассчитать среднеквадратичное отклонение полученного коэффициента по формуле:

.

Записать окончательный результат в виде:

.

8.Учитывая, что воздух состоит в основном из двухатомных молекул, вычислите теоретическую величину адиабатической постоянной  и сравните в выводе к работе с экспериментально измеренной. Укажите возможные причины расхождения теории и эксперимента.
Контрольные вопросы

1. Запишите уравнение состояния идеального газа. Назовите единицы измерения (в системе СИ) входящих в него величин. При каких условиях реальные газы подчиняются этому уравнению?

2. Что такое изопроцесс? Из уравнения Менделеева-Клайперона получите уравнения для различных изопроцессов идеального газа.

3. Сколько степеней свободы у молекул кислорода (O2), азота (N2), метана (СН4)?

4. Выведите выражение для внутренней энергии идеального газа.

5. Сформулируйте первое начало термодинамики. Как оно видоизменяется для изопроцессов?

6. Почему адиабата идет всегда круче изотермы?

7. Что Вы понимаете под удельной, молярной теплоёмкостями? Получите выражения для и . Почему теплоёмкость газа при изобарическом процессе больше теплоёмкости этого же газа при изохорическом процессе?

8. Чему равны теплоёмкости при изотермическом и адиабатическом процессах?

9. Рассчитайте адиабатическую постоянную для кислорода и азота.

10. Получите рабочую формулу для определения / в данной работе?

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Методические указания к лабораторной работе №2. 1 Определение отношения удельных теплоёмкостей газа методом адиабатического расширения iconМетодические указания к лабораторной работе №24 «определение отношения...
Методические указания к лабораторной работе №24 «Определение отношения молярных теплоёмкостей Cp/Cv воздуха методом адиабатического...

Методические указания к лабораторной работе №2. 1 Определение отношения удельных теплоёмкостей газа методом адиабатического расширения iconПриборы и принадлежности Закрытый стеклянный баллон с краном, манометр,...
Определение отношения удельных теплоемкостей воздуха методом адиабатного расширения

Методические указания к лабораторной работе №2. 1 Определение отношения удельных теплоёмкостей газа методом адиабатического расширения iconМетодические указания к лабораторной работе №2 Экспериментальное...
Методические указания к лабораторной работе составлены профессором Е. П. Поляковым и доцентом О. А. Евлановой и обсуждены на заседании...

Методические указания к лабораторной работе №2. 1 Определение отношения удельных теплоёмкостей газа методом адиабатического расширения iconМетодические указания к лабораторной работе №6 Исследование и изучение...
Исследование автоматических выключателей. Методические указания к лабораторной работе №6 по дисциплине "Электрические и электронные...

Методические указания к лабораторной работе №2. 1 Определение отношения удельных теплоёмкостей газа методом адиабатического расширения iconМетодические указания к лабораторной работе №3 расчет параметров...
Целью данной работы является освоение методики расчета термодинамических параметров газа при дозвуковом и сверхзвуковом течении

Методические указания к лабораторной работе №2. 1 Определение отношения удельных теплоёмкостей газа методом адиабатического расширения iconМетодические указания к лабораторной работе №11 Тиристорный пускатель...
Нхронным двигателем с короткозамкнутым ротором. Методические указания к лабораторной работе №11 по дисциплине "Электрические и электронные...

Методические указания к лабораторной работе №2. 1 Определение отношения удельных теплоёмкостей газа методом адиабатического расширения iconМетодические указания к лабораторной работе по дисциплине «Инженерная геология»
Типы горных пород. Изучение (описание и определение) основных разновидностей осадочных, магматических и метаморфических пород по...

Методические указания к лабораторной работе №2. 1 Определение отношения удельных теплоёмкостей газа методом адиабатического расширения iconМетодические указания к лабораторной работе №2 Рекомендовано к изданию...
Методические указания предназначены в помощь для практического изучения конструкции цилиндрических редукторов, содержат краткое описание...

Методические указания к лабораторной работе №2. 1 Определение отношения удельных теплоёмкостей газа методом адиабатического расширения iconМетодические указания к фронтальной лабораторной работе по физике...
Методические указания к фронтальной лабораторной работе по физике “Электроизмерительные приборы”. Ростов-на-Дону: Издательский центр...

Методические указания к лабораторной работе №2. 1 Определение отношения удельных теплоёмкостей газа методом адиабатического расширения iconМетодические указания и задания к лабораторной работе для студентов...
Методические указания предназначены для самостоятельной подготовки и выполнения лабораторной работы с топографической картой студентами...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
zadocs.ru
Главная страница

Разработка сайта — Веб студия Адаманов