Определение показателя адиабаты при адиабатическом расширении газа

 

Министерство образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский  государственный горный  институт им. Г.В. Плеханова

(технический университет)

 

 

Отчёт по лабораторной работе № 8.

 

По дисциплине:                                          Физика             

                                 

Тема:     Определение показателя адиабаты  при адиабатическом расширении газа

              

Выполнил:               

                                     студент   гр.ЭР-10-3     ____________             /Сердюков С.С./

 

Проверил:

                          

                                            доцент                        __________               /Фицак В.В./

                                                                  (должность)                                         (подпись)                                         (Ф.И.О.)

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2010 год.

 

Цель работы:

Изучить законы идеального газа и основные положения классической теории теплоёмкости; определить коэффициент Пуассона g - отношение теплоёмкости при постоянном давлении Ср к теплоемкости при постоянном объеме CV  методом адиабатического расширения (методом Клемана - Дезорма).

Краткое теоретическое содержание:

Явление изучаемое в работе – теплообмен.

Определения:

Теплопередача — физический процесс передачи тепловой энергии от более горячего тела к более холодному либо непосредственно (при контакте), либо через разделяющую (тела или среды) перегородку из какого-либо материала.

Термодинамический процесс - изменение макроскопического состояния термодинамической системы.

Адиабатический процесс – термодинамический процесс в макроскопической системе, при котором система не получает и не отдаёт тепловой энергии.

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.

Молярная теплоемкость - количество теплоты, необходимое для нагревания 1 моль вещества на 1 Кельвин.

Удельная теплоемкость – количество теплоты, необходимое для нагревания 1 кг вещества на 1 Кельвин.

Законы и соотношения:

Первый закон термодинамики:

Q=∆U+A,

Теплота, сообщаемая системе, расходуется на изменение внутренней энергии системы и на совершение системой работы против внешних сил. где Q – количество теплоты подводимое системе, ∆U – изменение внутренней энергии системы, A – работа, которую совершает система.

Соотношение Р.Майера:

Cp = CV + R, где Cp – теплоемкость газа при постоянном давлении, CV – теплоемкость газа при постоянном объеме, R – универсальная газовая постоянная.

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.

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.

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

 

 

 

 

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	27	1	7	1	20,0	1,35
2	26,4	1	6,8	1	19,6	1,34
3	28	1	7,2	1	20,8	1,35
4	28,4	1	8,4	1	20	1,42
5	28,2	1	8,8	1	19,8	1,42
6	33,4	1	8,0	1	24,6	1,36
7	28,6	1	8,6	1	20,6	1,38
8	28,4	1	8,5	1	19,8	1,37
9	28,6	1	8,4	1	20,2	1,38
10	28,8	1	7,6	1	19,2	1,39

 

Вычисление значений :

Вычисление :

Расчет погрешности:

=

+ =0,08.

Окончательные результаты вычислений с погрешностью по проделанной работе представляют собой:

.

 

Вывод:

В результате эксперимента был обнаружен коэффициент Пуассона(отношение теплоемкости при постоянном давлении CP к теплоемкости при постоянном объеме Cv), по данным его давления после адиабатического расширения и изохорного нагревания. Среднее значение коэффициента Пуассона равно g = 1,37