Файл: l_12.doc

Давление, установившееся в баллоне,

,

где Н - атмосферное давление, -атмосферноедавление, измеряемое разностью уровней жидкости в манометре1.

Таким образом, состояние воздуха внутри баллона, которое назовем первым состоянием, будет характеризоваться параметрами: ;V ;Т₁. Этому состоянию газа соответствует точка 1 рис.5. Затем открываем на короткое время кран 3 (рис.4), соединяем баллон с окружающей средой. Этот процесс расширения можно считать адиабатическим.

Давление в сосуде установится равным атмосферному P₂= Н , температура понизится до Т₂<Т₁, а объем будет равен . Следовательно, в конце адиабатического процесса у воздуха в баллоне будут параметрыH; V₂; T₂(T₂ < T₁) (рис.5 точка 2).

Переход из первого состояния во второе является адиабатическим, к такому переходу применим уравнение Пуассона

. (13)

Через три-четыре минуты после закрытия клапана воздух в баллоне нагреется изохорически до комнатной температуры t₁ , а давление повышается до Р₃ = H+h₂(точка 3 на рис.5) h₂-разность уровней в манометре, когда температура в баллоне стала равной комнатной. Сравнивая конечное состояние «3» с первоначальным состоянием «1», видим, что они принадлежат одной и той же изотерме.

(14)

Возведем (14) в степень , получим и разделим его на (13):прологарифмируем -, отсюда. Принимая во внимание, чтоР₁=H+h₁, P₂=H,P₃=H+h₂, т.е. давления мало отличаются друг от друга, разность логарифмов можно принять пропорциональными разностям самих давлений и

---

,

откуда

. (15)

Последняя формула есть рабочая.

---

Порядок выполнения работы

1. Осторожно ( чтобы не выплеснуть жидкость из манометра ) накачайте в баллон воздух, так чтобы разность уровней в коленах манометра составляла 80-100 мм. Так как при нагнетании воздуха в баллон температура его возрастает ,то перед тем как снять показание давления, надо выждать одну минуту, пока через стенки баллона температура воздуха в нем не выравняется с температурой окружающей среды. Процесс выравнивания температуры можно заметить по небольшому изменению уровней жидкости в коленах манометра, которое прекращается, как только произойдет выравнивание температур. В это время снимите значение , равное разности уровней.

2. Проведите над газом процесс адиабатического расширения (помните, что он должен пройти без теплообмена с окружающей средой ). Для этого откройте кран 3, при этом слышится характерное шипение. Как только оно прекратится, кран следует быстро закрыть. Расширяясь воздух в сосуде охладится .

3.Предоставьте возможность газу в баллоне через стенки нагреться до температуры окружающей среды, т.е. до первоначальной температуры . При нагревании газа давление в баллоне повышается, и уровень жидкости в коленах манометра изменяется. После выравнивания температуры снимите значение.

4. Подставьте в рабочую формулу значения h₁ и h₂ вычислите значение .Опыт повторите 5 - 7 раз.

Все полученные опытом и вычисленные результаты сводят в таблицу.

№ опыта
1
2
3
средние значения

---

Контрольные вопросы

1. Цель работы.

2. Что такое молярная и удельная теплоемкости ?

3. Какие и сколько теплоемкостей различают у газа ?

4. Какая теплоемкость больше и почему ? Уравнение Р. Майера.

5.Формулы C_v и С_p через число степеней свободы.

6.Сколько и какие степени свободы у одно- , двух- и трех- атомного газа ?

7. Записать показатель адиабаты через число степеней свободы.

8. Каким способом вы определили .

9. Какие процессы при этом осуществлялись над газом ?

10. Поясните изохорический, изобарический, изотермический и адиабатический процессы: процессы, анализ, графики.

11. Как изменялись параметры газа: P, V, T в данной работе ?

12. Вывод рабочей формулы.

Литература

1. Яворский и др., Курс физики, т.1, 1973… П. 10.5 и 11.6

2. Савельев. Курс общей физики, т.1, 1970… П. 102

3 .Зисман и Тодес. Курс общей физики, т.1, 1974, П. 33 и 34

Лабораторная работа №1.13

Определение приращения энтропии при плавлении олова

Краткая теория

Термодинамика - раздел физики, в котором изучается связь между различными макроскопическими величинами и энергетическими характеристиками системы. Особенностью термодинамического подхода является отсутствие представлений о внутреннем строении системы, что делает выводы термодинамики наиболее общими, хотя и более формальными.

Первое начало термодинамики

Количество теплоты dQ, сообщаемое системе, расходуется на изменение внутренней энергии системы dU и совершение работы против внешних сил

.

Первое начало термодинамики выполняется в любых системах и при любых условиях. Однако, первое начало не позволяет указать направление самопроизвольных процессов в природе, на этот вопрос отвечает второе начало термодинамики.

---

Теплота не может сама собой переходить от менее нагретого тела к более нагретому.

Однако эта формулировка не запрещает принудительно переходить теплу от менее нагретого к более нагретому. При таком переходе происходят изменения либо в термодинамической системе, либо в окружающей среде.

Невозможен такой периодический процесс, единственным результатом которого было бы превращение всей полученной машиной теплоты в работу.

---