Частные вопросы курса физики. Александров В.Н - 100 стр.

                  становится больше атмосферного на величину, измеряемую
                  разностью столбов жидкости в манометре ∆h2 = 3 см. Найти γ
                  для воздуха.
                                 Анализ и решение
      Для идеальных газов теплоемкости СР и CV можно рассчитать, исходя из
представлений классической молекулярно-кинетической теории (задача 5.6).
Обычный воздух, которым мы дышим, при нормальных условиях (комнатной
температуре и атмосферном давлении) с достаточной степенью точности
можно считать идеальным газом. Однако воздух – это смесь различных газов
(главным образом двухатомных газов – кислорода О2 и азота N2, а также
трехатомного углекислого газа СО2), поэтому расчет СР, CV по формулам (5.31)
сложен, так как требует знания точного состава основных компонентов
воздуха.
      Величины теплоемкости воздуха СР и CV играют важную роль в
термодинамике, что и привело к развитию различных экспериментальных
способов их нахождения. В данной задаче описан один из самых простых
методов определения γ = СР/CV для воздуха – метод адиабатического
расширения (метод Клемана и Дезорма). Он основан на том факте, что
величина γ входит в уравнение Пуассона (см. выражения (5.36) и (5.37)),
описывающие адиабатный процесс для идеальных газов.
      На рис. 5.16 показана схема эксперимента, описанного в задаче.
      Экспериментальный метод определения γ заключается в следующем.
Если накачать в закрытый сосуд немного воздуха, то через некоторое время
вследствие теплообмена через стенки сосуда температура воздуха в сосуде
станет равной комнатной. Ткомн., а давление будет несколько выше
атмосферного (первое состояние газа), что фиксируется манометром
                                  P1 = Pатм + ∆P1,                     (1)
где ∆P1 – избыточное давление, пропорциональное величине разности уровней
жидкости в манометре ∆h1:
                                ∆P1 = ρв·g ∆h1.
      Если затем открыть кран и закрыть его в тот момент, когда давление в
сосуде станет Pатм (причем это делают очень быстро, чтобы теплообменом
через стенки сосуда можно было пренебречь), то произойдет адиабатическое
расширение оставшейся части газа в сосуде. Это и есть второе состояние
газа: давление будет равно Pатм, а температура Т2 вследствие
адиабатического расширения будет ниже комнатной. В дальнейшем
температура воздуха вновь станет равной Ткомн, однако давление повысится
до значения P2:
                                  P2 = Pатм + ∆P2,                     (2)
где ∆P2 – так же, как и где ∆P1, пропорционально ∆h2 (третье состояние): ∆P2 =
ρв·g ∆h2.


                                                                       99