ВУЗ:
Рубрика:
32
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
.
Подставляя в формулу (19) значения h
1
и h
2
, взятые из отдельных
наблюдений , находят величину γ , а все результаты заносят в таблицу:
32
О боз начим через Т 1 термодина мическ ую температуру
ок ружа ю щ его воз духа и через р1 - да вление га з а внутри сосуда,
соответствую щ ее пок а з а нию ма нометра h1. О чевидно, да вление,
уста новивш ееся вба ллоне, будетра вно p1 = p0 + h, (15)
где р0 - а тмосферное 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 метра Т 1 и р 1
ха рак териз ую т состояние га з а , к оторое мы на з овем первы м состоянием
га з а .
Е сли теперь бы стро отк ры ть к ра н, то воз дух в ба ллоне будет
ра сш иряться а диа ба тическ и, пок а давление его не сдела ется равны м р 0;
при э том он охла дится до температуры Т 2. Э то будет второе состояние
га з а : 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
внутри ба ллона на чнет воз ра стать вследствие того, что охла дивш ийся при
ра сш ирении воздух в ба ллоне ста нет снова на грева ться. В оз раста ние
давления прек ра тится, к огда темпера тура воз духа в ба ллоне сра вняется с
внеш ней темпера турой Т 1. О боз начим да вление воз духа в ба ллоне в этот
момент через р2 и соответствую щ ее пок а з а ние ма нометра - через h2. Э то
будеттретье 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, можно получить простую формулу для на хождения
отнош ения удельны х теплоемк остей воздуха :
h1
γ = . (19)
h1 − h2
Вы пол н ен ие ра бот ы
С помощ ью трехходового к ра на Д ба ллон может соединяться с
воз душ ны м на сосом, с а тмосферой либо перек ры ва ться совсем.
Д ля проведения из мерений к ра н ста вят в положение, при к отором
воз дух на гнета ется в ба ллонс помощ ью на соса . К огда ра з ность уровней 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
уста новится, произ водят отсчет h1 - раз ности уровней жидк ости в обоих
к олена х ма нометра (если нуль ш к а лы ма нометра находится вниз у, то h 1
определяется к ак ра з ность уровней в ма нометре; если нуль ш к а лы
на ходится в середине, то берется сумма пок а з а ний ма нометра по обе
стороны от нуля). 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 омендуется
перек ры ва ть ба ллонсра з у после прек ращ ения з вук а вы ходящ его воздуха ).
К огда давление ок онча тельно уста новится, произ водят второй отсчет по
ма нометру - h2.
О пы тследуетповторить не менее десяти ра з , меняя всяк ий ра з h1.
П одста вляя в формулу (19) з на чения h1 и h2, вз яты е из отдельны х
на блю дений, находятвеличину γ, а все рез ульта ты з а носятвта блицу:
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 30
- 31
- 32
- 33
- 34
- …
- следующая ›
- последняя »
