ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
32
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
,
01
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
момент через р
2
и соответствующее показание манометра - через h
2
. Это
будет третье состояние газа : Т
1
и р
2
. Ясно , что
.
202
hpp
+
=
(16)
Применяя законы изохорических и адиабатических процессов,
рассмотренных выше, можно получить простую формулу для нахождения
отношения удельных теплоемкостей воздуха:
.
21
1
hh
h
−
= γ
(19)
Выполнение работы
С помощью трехходового крана Д баллон может соединяться с
воздушным насосом , с атмосферой либо перекрываться совсем .
Для проведения измерений кран ставят в положение, при котором
воздух нагнетается в баллон с помощью насоса . Когда разность уровней в
манометре достигает 20-25 делений шкалы манометра , отключают баллон
от насоса и атмосферы . После того как давление окончательно
установится, производят отсчет h
1
- разности уровней жидкости в обоих
коленах манометра (если нуль шкалы манометра находится внизу , то h
1
определяется как разность уровней в манометре; если нуль шкалы
находится в середине , то берется сумма показаний манометра по обе
стороны от нуля). Затем производят на некоторый момент сообщение
баллона с атмосферой и быстро его перекрывают (рекомендуется
перекрывать баллон сразу после прекращения звука выходящего воздуха).
Когда давление окончательно установится, производят второй отсчет по
манометру - h
2
.
Опыт следует повторить не менее десяти раз, меняя всякий раз h
1
.
32 у ровней в ма нометре h у ста новится тольк о тогда , к огда темпера ту ра воз ду ха вну три ба ллона сра вняется, благода ря теплопроводности стенок , с темпера ту рой ок ру ж а ю щ его воз ду ха . О боз начим черезТ 1 термодина мическ у ю температу ру ок ру ж а ю щ его воз ду ха и через р 1 - да вление га з а вну три сосу да , соответству ю щ ее пок а за нию ма нометра h1. О чевидно, да вление, у ста новивш ееся в ба ллоне, бу детравно p1 = p0 + h, (15) где р0 - а тмосферное да вление (к онечно, при этом р 0 и h1 долж ны бы ть вы ра ж ены в одина к овы х единица х). Эти два па ра метра Т 1 и р 1 ха рак териз у ю т состояние га з а , к оторое мы на з овем первы м состоянием га за. Е сли теперь бы стро отк ры ть к ра н, то воз ду х в ба ллоне бу дет ра сш иряться а диа батическ и, пок а да вление его не сдела ется равны м р 0; при этом он охла дится до температу ры Т 2. Это бу дет второе состояние га за : Т 2 и р0. Е сли сра з у после отк ры ва ния снова з а к ры ть к ра н, то да вление вну три ба ллона на чнет воз ра стать вследствие того, что охла дивш ийся при ра сш ирении воз ду х в ба ллоне ста нет снова на грева ться. В оз раста ние да вления прек ра тится, к огда темпера ту ра воз ду ха в ба ллоне сра вняется с внеш ней темпера ту рой Т 1. О боз начим да вление воз ду ха в ба ллоне в этот момент черезр2 и соответству ю щ ее пок а з а ние ма нометра - черезh2. Это бу деттретье состояние га з а : Т 1 и р2. Ясно, что p2 = p0 + h2 . (16) П рименяя з а к оны из охорическ их и а диа ба тическ их процессов, ра ссмотренны х вы ш е, мож но полу чить просту ю форму лу для на хож дения отнош енияу дельны х теплоемк остей воз ду ха : h1 γ = . (19) h1 − h2 В ы пол нение раб оты С помощ ью трехходового к ра на Д ба ллон мож ет соединяться с воз ду ш ны м на сосом, с а тмосферой либо перек ры ва тьсясовсем. Д ля проведения из мерений к ра н ста вят в полож ение, при к отором воз ду х на гнета ется в ба ллонс помощ ью на соса . К огда ра з ность у ровней в ма нометре достига ет 20-25 делений ш к а лы ма нометра , отк лю ча ю т ба ллон от на соса и а тмосферы . П осле того к а к да вление ок онча тельно у ста новится, произ водят отсчет h1 - раз ности у ровней ж идк ости в обоих к олена х ма нометра (если ну ль ш к а лы ма нометра находится вниз у , то h 1 определяется к ак ра з ность у ровней в ма нометре; если ну ль ш к а лы на ходится в середине, то берется су мма пок а з а ний ма нометра по обе стороны от ну ля). За тем произ водят на нек оторы й момент сообщ ение ба ллона с а тмосферой и бы стро его перек ры ва ю т (рек оменду ется перек ры ва ть ба ллонсра з у после прек ращ ения з ву к а вы ходящ его воз ду ха ). К огда давление ок онча тельно у ста новится, произ водят второй отсчет по ма нометру - h2. О пы тследу етповторить не менее десяти ра з , меняявсяк ий ра зh1.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 30
- 31
- 32
- 33
- 34
- …
- следующая ›
- последняя »