Курс общей физики. Лазарев А.П - 35 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

35
.
2
i
i
c
c
V
p
+
== γ
(11)
Эта формула справедлива как для молярных, так и для удельных
теплоемкостей газов. Таким образом , по значениям теплоемкостей все газы
можно разделить на три сорта : одноатомные, двухатомные, многоатомные
газы . Для двухатомных газов γ = 1,4.
Описание метода измерения
Предлагаемый метод определения γ основан на применении
уравнений адиабатического и
изохорического процессов.
Установка состоит из
стеклянного баллона А ,
соединенного с манометром В и
насосом (рис.2). Посредством крана
Д баллон может быть соединен с
атмосферой , и пусть первоначально
в нем было атмосферное давление.
Если с помощью насоса накачать в
баллон некоторое количество
воздуха и закрыть кран, то давление
в баллоне повысится; но если это повышение было произведено
достаточно быстро, то манометрический столбик не сразу займет
окончательное положение, так как сжатие воздуха было адиабатическим
и, следовательно , температура его повысится. Окончательная разность
уровней в манометре h установится только тогда , когда температура
воздуха внутри баллона сравняется, благодаря теплопроводности стенок , с
температурой окружающего воздуха .
Обозначим через Т
1
термодинамическую температуру окружающего
воздуха и через р
1
- давление газа внутри сосуда , соответствующее
показанию манометра h
1
. Очевидно , давление, установившееся в баллоне ,
будет равно
,
101
hpp
+
=
(15)
где р
0
- атмосферное давление (конечно, при этом р
0
и h
1
должны быть
выражены в одинаковых единицах). Эти два параметра Т
1
и р
1
характеризуют состояние газа , которое мы назовем первым состоянием
газа .
Если теперь быстро открыть кран, то воздух в баллоне будет
расширяться адиабатически, пока давление его не сделается равным р
0
;
при этом он охладится до температуры Т
2
. Это будет второе состояние
газа : Т
2
и р
0
.
Если сразу после открывания снова закрыть кран, то давление
внутри баллона начнет возрастать вследствие того, что охладившийся при
расширении воздух в баллоне станет снова нагреваться. Возрастание
давления прекратится, когда температура воздуха в баллоне сравняется с
внешней температурой Т
1
. Обозначим давление воздуха в баллоне в этот
h
1
(h
2
)
B
A
Д
К н асосу
Рис.2
                                               35
                              cp       i+2
                        γ =        =       .                                    (11)
                              cV        i
Э та ф орм ула спра ведлива к а к для м олярны х, та к и для удельны х
теплоем к остей га зов. Т а к им обра зом , по зна чениям теплоем к остей все га зы
м ожно ра зделить на три сорта : одноа том ны е, двуха том ны е, м ногоа том ны е
га зы . Д лядвуха том ны х га зовγ= 1,4.
                          Описан иеметода измер ен ия
        П редла га ем ы й м етод определения γ основа н на прим енении
                                             ура внений       а диа ба тическ ого    и
                                B            изохорическ ого процессов.
                                                У ста новк а         состоит        из
       Д
                                             стек лянного           ба ллона        А,
                                             соединенного с м а ном етром В и
К н асосу




                                   h1(h2 на сосом (рис.2). П осредством к ра на
                                   )         Д ба ллон м ожет бы ть соединен с
            A                                а тм осф ерой , и пусть первона ча льно
                                             в нем бы ло а тм осф ерное да вление.
                                             Е сли с пом ощ ью на соса на к а ча ть в
                                             ба ллон нек оторое            к оличество
                  Рис.2                      воздуха и за к ры ть к ра н, то да вление
в ба ллоне повы сится; но если это повы ш ение бы ло произведено
доста точно бы стро, то м а ном етрическ ий столбик не сра зу за йм ет
ок онча тельное положение, та к к а к сжа тие воздуха бы ло а диа ба тическ им
и, следова тельно, тем пера тура его повы сится. О к онча тельна я ра зность
уровней в м а ном етре h уста новится тольк о тогда , к огда тем пера тура
воздуха внутри ба ллона сра вняется, бла года ря теплопроводности стенок , с
тем пера турой ок ружа ю щ его воздуха .
        О бозна чим через Т 1 терм одина м ическ ую тем пера туру ок ружа ю щ его
воздуха и через р 1 - давление га за внутри сосуда , соответствую щ ее
пок а за нию м а ном етра h1. О чевидно, да вление, уста новивш ееся в ба ллоне,
будетра вно                               p1 = p0 + h1 ,                   (15)
где р 0 - а тм осф ерное да вление (к онечно, при этом р 0 и h1 должны бы ть
вы ра жены в одина к овы х единица х). Э ти два па ра м етра Т 1 и р 1
ха ра к теризую т состояние га за , к оторое м ы на зовем первы м состоянием
га за .
         Е сли теперь бы стро отк ры ть к ра н, то воздух в ба ллоне будет
ра сш иряться а диа ба тическ и, пок а да вление его не сдела ется ра вны м р 0;
при этом он охла дится до тем пера туры Т 2. Э то будет второе состояние
га за : Т 2 и р 0.
         Е сли сра зу после отк ры ва ния снова за к ры ть к ра н, то да вление
внутри ба ллона на чнет возра ста ть вследствие того, что охла дивш ийся при
ра сш ирении воздух в ба ллоне ста нет снова на грева ться. В озра ста ние
давления прек ра тится, к огда тем пера тура воздуха в ба ллоне сра вняется с
внеш ней тем пера турой Т 1. О бозна чим да вление воздуха в ба ллоне в этот

Страницы