Практикум по курсу общей физики по специальностям "География", "Природопользование", "Геоэкология". Миловидова С.Д - 29 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

29
РАБОТА № 5(12)
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОШЕНИЯ УДЕЛЬНЫХ ТЕПЛОЕМКОСТЕЙ
ГАЗОВ МЕТОДОМ КЛЕМАНА-ДЕЗОРМА
Приборы и принадлежности: стеклянный баллон с трехходовым
краном , манометр, воздушный насос.
Краткая теория
Опыт показывает, что количество теплоты
Q
, необходимое для
нагревания массы однородного вещества от температуры Т
1
до Т
2
градусов, пропорционально массе вещества и изменению температуры :
Q
= cm(T
2
-T
1
), (1)
где с - удельная теплоемкость вещества . Из формулы (1) следует
()
.
12
TTm
Q
c
−
=
(2)
Отсюда видно , что удельной теплоемкостью называется количество
теплоты , необходимое для нагревания вещества массой 1 грамм (или 1
килограмм) на 1 К.
Положив m=1 кг,
Q
= 1 Дж , K1
12
=
Τ
−
∆Τ
, получим единицу
измерения удельной теплоемкости:
[]
()
./1
1
1
1
КкгДж
К
кг
Дж
c ⋅=
⋅
=
Состояние газа может быть охарактеризовано тремя
величинами - параметрами состояния: давлением p, объемом V и
температурой T. Уравнение, связывающее эти величины , называется
уравнением состояния вещества . Для случая идеального газа уравнением
состояния является уравнение Менделеева - Клапейрона , которое для
одного моля газа будет иметь вид pV = RT , (4)
где R - универсальная газовая постоянная.
Величина теплоемкости газов зависит от условий нагревания.
Выясним эту зависимость, воспользовавшись уравнением состояния (4) и
первым началом термодинамики, которое можно сформулировать
следующим образом :
количество теплоты
, переданное системе, затрачивается на
увеличение ее внутренней энергии
dU
и на работу
Α
d
, совершаемую
системой против внешних сил
Α
+
=
d
dU
dQ
. (5)
По определению теплоемкости
.
dT
d
dT
dU
dT
dQ
c
Α
+==
(6)
Из уравнения (6) видно , что теплоемкость может иметь различные
значения в зависимости от способов нагревания газа , так как одному и
тому же значению
Τ
d
могут соответствовать различные значения
dU
и
Α
d
. Элементарная работа
Α
d
равна
pdV
d
=
Α
. 
                                             29


                                 РА Б ОТА № 5(12)
   О П Р Е ДЕ Л Е Н И Е О ТН О Ш Е Н И Я У ДЕ Л Ь Н Ы Х ТЕ П Л О Е М КО С ТЕ Й
                  ГА ЗО В М Е ТО ДО М КЛ Е М А Н А -ДЕ ЗО Р М А
       П риборы и прина длеж ности: стек лянны й ба ллон с трехходовы м
к ра ном, ма нометр, воз  ду ш ны й на сос.

                                   К раткаятеория
       О пы т пок а з  ы ва ет, что к оличество теплоты Q , необходимое для
на грева ния ма ссы однородного вещ ества от темпера ту ры Т 1 до Т 2
гра ду сов, пропорциона льно ма ссе вещ ества и из        менению темпера ту ры :
                                     Q = cm(T2-T1),                                        (1)
где с - у дельна ятеплоемк ость вещ ества . И зформу лы (1) следу ет
                                       Q
                               c=              .                                           (2)
                                   m(T2 − T1 )
О тсю да видно, что у дельной теплоемк остью на з                 ы ва ется к оличество
теплоты , необходимое для на грева ния вещ ества ма ссой 1 гра мм (или 1
к илогра мм) на 1 К .
       П олож ив m=1 к г, Q = 1 Д ж , ∆Τ2 − Τ1 = 1K , полу чим единицу

из меренияу дельной теплоемк ости:                  [c] = 1 Д ж = 1 Д ж / (кг ⋅ К ).
                                                         1кг ⋅ 1К
             С остояние га з      а мож ет бы ть охара к териз             ова но тремя
величина ми - па ра метра ми состояния: да влением p, объ емом V и
темпера ту рой T. У равнение, связ         ы ва ю щ ее эти величины , на з          ы ва ется
у ра внением состояния вещ ества . Д ля слу ча я идеа льного га з           а у ра внением
состояния является у ра внение М енделеева -К ла пейрона , к оторое для
одного моляга з    а бу детиметь вид                    pV = RT ,                         (4)
где R - у ниверса льна яга з   ова япостоянна я.
       В еличина теплоемк ости га з        ов з  а висит от у словий на грева ния.
В ы ясним эту з   а висимость, воспольз     ова вш ись у равнением состояния (4) и
первы м нача лом термодина мик и, к оторое мож но сформу лирова ть
следу ю щ им обра з   ом:
 к оличество теплоты dQ , переда нное системе, з                      а тра чива ется на
у величение ее вну тренней энергии dU и на ра боту dΑ , соверш а ему ю
системой противвнеш них сил
                               dQ = dU + dΑ .                                              (5)
П о определению теплоемк ости
                                 dQ dU dΑ
                              c=     =     +     .                                         (6)
                                 dT dT dT
И з у ра внения (6) видно, что теплоемк ость мож ет иметь ра з                      личны е
зна чения в з  а висимости от способов на грева ния га з          а , та к к ак одному и
тому ж е з  на чению dΤ могу т соответствова ть ра з           личны е з   на чения dU и
 dΑ . Элементарна яработа dΑ ра вна dΑ = pdV .

Страницы