Практикум по курсу общей физики по специальности "Фармация". 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
.
Внутреннюю энергию 1 моля газа можно записать следующим
образом :
RT
i
U
2
=
, (7) 
                                           29


                                 Р А Б О ТА № 5 (12)
   О П Р Е ДЕ Л Е Н И Е О Т Н О Ш Е Н И Я У ДЕ Л Ь Н Ы Х Т Е П Л О Е М К О С Т Е Й
                  ГА ЗО В М Е Т О ДО М К Л Е М А Н А -ДЕ ЗО Р М А
       П риборы и прина длежности: стек лянны й ба ллон с трехходовы м
к ра ном, ма нометр, воз душ ны й на сос.

                                  К раткая тео рия
       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 туры Т 1 до Т 2
гра дусов, пропорциона льно ма ссе вещ ества и из менению темпера туры :
                                    Q = cm(T2-T1),                                    (1)
где с - удельна я теплоемк ость вещ ества . И з формулы (1) следует
                                     Q
                              c=              .                                       (2)
                                  m(T2 − T1 )
О тсю да видно, что удельной 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 оложив m=1 к г, Q = 1 Д ж, ∆Τ2 − Τ1 = 1K , получим единицу

из мерения удельной теплоемк ости:                 [c] = 1 Д ж = 1 Д ж / (кг ⋅ К ).
                                                        1кг ⋅ 1К
       С остояние га з а может бы ть оха ра к териз ова но тремя величина ми -
па ра метра ми состояния: давлением p, объ емом V и температурой T.
У ра внение, связ ы ва ю щ ее э ти величины , на з ы ва ется ура внением состояния
вещ ества . Д ля случа я идеа льного га з а уравнением состояния является
ура внение М енделеева -К ла пейрона , к оторое для одного моля га з а будет
иметь вид                                         pV = RT ,                         (4)
где R - универса льна я га з ова я постоянна я.
       В еличина теплоемк ости га з ов з а висит от условий на грева ния.
В ы ясним эту з а висимость, воспольз ова вш ись уравнением состояния (4) и
первы м нача лом термодина мик и, к оторое можно сформулирова ть
следую щ им обра з ом:
 к оличество теплоты dQ , переда нное системе, з а тра чива ется на
увеличение ее внутренней э нергии dU и на ра боту dΑ , соверш а емую
системой противвнеш них сил                  dQ = dU + dΑ .                         (5)
                                                dQ dU dΑ
П о определению теплоемк ости             c=       =     +     .                      (6)
                                                dT dT dT
И з ура внения (6) видно, что теплоемк ость может иметь ра з личны е
з на чения в з а висимости от способов на грева ния га з а , та к к ак одному и
тому же з на чению dΤ могут соответствова ть ра з личны е з на чения dU и
 dΑ . Э лементарна я работа dΑ ра вна dΑ = pdV .
       В нутренню ю э нергию 1 моля га з а можно з а писа ть следую щ им
                                   i
обра з ом:                     U = RT ,                                              (7)
                                   2

Страницы