Определение показателя адиабаты при адиабатическом расширении газа

Министерство  образования и науки Российской Федерации 
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение 
высшего профессионального образования 
НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ  
УНИВЕРСИТЕТ  «ГОРНЫЙ»

 

 

 

 

 

 

ХИМИКО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра общей и технической физики

 

 

Отчет по лабораторной работе № 8

«Определение  показателя адиабаты  при адиабатическом расширении газа»

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил                студент группы ТХ-12-1                                                               Максимов П.С.

Проверил                 доцент кафедры                             /                                             / Фицак В. В. 

 
Санкт-Петербург 
2013 г.

Цель  работы: – изучить законы идеального газа и основные положения классической теории теплоёмкости; определить коэффициент Пуассона g - отношение теплоёмкости при постоянном давлении С_р к теплоемкости при постоянном объеме C_V  методом адиабатического расширения (методом Клемана - Дезорма).

 

Краткие теоретические сведения

Основное явление  изучаемое в работе- теплообмен

Основные  определения физических величин 

 

Показатель  адиабаты- (иногда называемый коэффициентом Пуассона) — отношение теплоёмкости при постоянном давлении (С_р) к теплоёмкости при постоянном объёме (С_v).

Молярная  теплоемкость-Количество тепла, которое необходимо сообщить одному молю вещества, чтобы повысить его температуру на 1 К

Адиабатический  процесс- термодинамический процесс в макроскопической системе, при котором система не обменивается тепловой энергией с окружающим пространством

Изобарный процесс - термодинамический процесс, происходящий в системе при постоянном давлении.

Изохорный процесс - термодинамический процесс, происходящий в системе при постоянном объеме.

Количество  теплоты – энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче.

Теплоемкость – физическая величина, определяющая отношение количества теплоты, полученного телом, к соответствующему изменению его температуры.

 

 

 

Основные  законы лежащие в основе работы

Первое  начало термодинамики - система может совершать работу только за счёт изменения своей внутренней энергии или каких-либо внешних источников тепла.

Q=∆U+A

Где

Q-количество тепла , сообщенного системе

∆U-изменения внутренней энергии

A-работа совершенная над системой внешними силами или полями

 

Уравнение Пуассона:

,

 где 

p₁ – давление газа в пером состоянии,

 p₁ – давление газа во 2-м состоянии,

 V₂ – объем газа во втором состоянии,

V₁ – объем газа в первом состоянии,

  - коэффициент Пуассона.

 

Закон Бойля-Мариотта:

При постоянной температуре  и массе идеального газа произведение его давления и объёма постоянно.

Уравнение Бойля-Мариотта

, где

 V₂ – объем газа во втором состоянии,

 V₁ – объем газа в первом состоянии,

p₁ – давление газа в пером состоянии,

p₃ – давление газа в 3-м состоянии.

 

Соотношение Р.Майера:

Для любого идеального газа теплоемкость газа при постоянном давлении равна сумме теплоемкости газа при постоянном объеме и универсальной  газовой постоянной.

C_p = C_V + R, где

C_p – теплоемкость газа при постоянном давлении,

C_V – теплоемкость газа при постоянном объеме,

R – универсальная газовая постоянная.

Экспериментальная установка

 Схема установки показана на рисунке 1. Установка состоит из стеклянного сосуда (1), баллона (2)  со сжатым воздухом и U- образного жидкостного манометра (3). Имеется также два крана – впускной кран (4), служащий для напуска газа в сосуд (1) из баллона (2), и выпускной кран (5) для соединения  сосуда с атмосферой , еще присутствует магистраль для соединения (6).

 

 

 

 

 

 

 

Расчетные формулы:

Коэффициент Пуассона:

- где  - разность уровней манометра в первом состоянии, h₂ – разность уровней в третьем состоянии.

 

Формулы для  расчета  погрешностей:

- погрешность  измерений коэффициента Пуассона.

Прямые  погрешности:

∆h = 1 мм – абсолютная погрешность измерений манометра.

Таблица 1. Результаты измерений.

Физическая  величина
Ед.       измерений № опыта	мм	мм	мм	мм	мм
1	33,4	1	10,8	1	22,6	1,478
2	29,4	1	8,4	1	21	1,4
3	28,8	1	8,6	1	20,2	1,426
4	28,6	1	9,2	1	19,4	1,474
5	28,8	1	9,4	1	19,4	1,4845
6	28,6	1	7,8	1	20,8	1,375
7	28,2	1	7,4	1	20,8	1,356
8	28,2	1	7,2	1	21	1,343
9	27,8	1	7,8	1	20	1,39
10	28,2	1	7,6	1	20,6	1,369

Примеры  вычислений значений :

Вычисление  :

Расчет  погрешности:

 

0.0479+0.0671=0.115

 

Окончательные результаты вычислений с погрешностью по проделанной работе представляют собой:

=1.41 0.115

Сравним полученный результат с теоретически ожидаемым ( коэффициент Пуассона равен 1.400)

Подставляя  значения получим 

=0.7128% 

Вывод:

В результате эксперимента был обнаружен коэффициент Пуассона(отношение теплоемкости при постоянном давлении C_P к теплоемкости при постоянном объеме C_v), по данным его давления после адиабатического расширения и изохорного нагревания. Среднее значение коэффициента Пуассона равно g = 1,41 0.115

Теоретически  ожидаемый результат  равен 1.400.  полученный нами , экспериментальным  путем результат (1.41) расходится не значительно , а именно на 0.7128%