Добавлен: 10.01.2024
Просмотров: 187
Скачиваний: 5
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
КАФЕДРА ОБЩЕЙ ФИЗИКИ
Отчет по лабораторной работе №8
| По дисциплине | ФИЗИКА |
| | (наименование учебной дисциплины согласно учебному плану) |
| Тема: | Термодинамика. Политропный процесс |
| Автор: студент | ЭС-22-1 | | | | /Олегов.И.А/ |
| | (группа) | | (подпись) | | (Ф.И.О) |
| ОЦЕНКА: | |
Дата:
| ПРОВЕРИЛ | доцент | | | | / / |
| | (должность) | | (подпись) | | (Ф.И.О) |
Санкт-Петербург
2022 год
Цель работы: изучить законы идеального газа, основные положения классической теории теплоемкости и определить показатель адиабаты методом Клемона-Дезорма.
Явление, изучаемое в работе: адиабатическое расширение газа.
Краткое теоретическое обоснование:
Адиабатный процесс - это процесс, при котором отсутствует теплообмен между системой и окружающей средой.
Теплоемкость - физическая величина, численно равная количеству теплоты
, которое необходимо сообщить телу для нагревания его на один градус.
Адиабата - график зависимости между параметрами состояния идеального газа при ∆Q=0.
Количество тепла, которое необходимо сообщить одному молю вещества, чтобы повысить его температуру на 1 К, называют молярной теплоемкостью.
Метод Клемана-Дезорма – метод, с помощью которого можно определить коэффициент Пуассона.
Схема установки:
Установка состоит из стеклянного сосуда 1, баллона 8 с редуктором 9, U–образного жидкостного манометра 7 с цифровыми табло 5 и 6. Баллон заполнен сжатым воздухом. Имеется также два крана – впускной кран 10, служащий для напуска газа в сосуд 1 из баллона 8 по магистрали 4, и выпускной кран 3 для соединения сосуда с атмосферой через магистраль 2.
Основная расчетная формула:
Где,
– показатель адиабатыh1 - разность уровней манометра в 1 состоянии [см]
h2 – разность уровней манометра в третьем состоянии [см]
Таблица измерений
| Физическая величина | h1 | h2 | h1 - h2 | |
| Единицы измерения № опыта | см | см | см | |
| 1 | 30 | 9,2 | 20,8 | 1,44 |
| 2 | 29,4 | 9,4 | 20 | 1,47 |
| 3 | 34,2 | 10 | 24,2 | 1,41 |
| 4 | 28,2 | 8 | 20,2 | 1,39 |
| 5 | 35,2 | 9,9 | 25,3 | 1,39 |
| 6 | 29 | 9 | 20 | 1,45 |
| 7 | 34,8 | 10,6 | 24,2 | 1,43 |
| 8 | 26,6 | 8 | 18,6 | 1,414 |
| 9 | 35 | 11 | 25 | 1,4 |
| 10 | 26,6 | 8,1 | 18,5 | 1,43 |
Формула измерения погрешностей косвенных измерений:
Примеры вычислений:
Вычисление с помощью основной расчетной формулы в опыте №1
Среднее значение
:
Погрешность прямых измерений:
смПогрешность косвенных измерений:
Окончательное значение:
Вывод:
В ходе лабораторной работы я рассчитал значение коэффициента
. Значение коэффициента, приведённого в справочнике, для двухатомного газа, равно 
Разница объясняется неточностью в проведении опытов и несовершенством оборудования, так как происходил теплообмен с окружающей средой, вследствие чего изменялось давление.
Этот результат подтверждает, что методика измерения показателя адиабаты достаточно точная.
В итоге, относительная погрешность:
Контрольные вопросы:
-
Какие характеристики присущи модели идеального газа?
Идеальный газ – это модель разреженного газа, в которой пренебрегается взаимодействием между молекулами.
-
Дайте определение термодинамической системы.
Термодинамическая система — совокупность тел, способных обмениваться между собой энергией и веществом.
-
Что такое параметры состояния?
Основные параметры состояния газа - величина, присущая телу, изменение которой определяется только начальным и конечным состоянием тела и не зависит от характера процесса изменения его состояния.
-
Какие параметры состояния относятся к экстенсивным?
Экстенсивные – те, которые прямо пропорциональны массе системы или числу частиц, например, объем V, энергия U, энтропия S, теплоемкость C,
масса m
-
Какие параметры состояния относятся к интенсивным?
Интенсивные – те, которые не зависят от массы системы или числа частиц, например, температура T, плотность, давление p
-
Какое состояние термодинамической системы называется равновесным?
Термодинамическое равновесие — состояние системы, при котором остаются неизменными во времени температура, давление, объём, энтропия в условиях изолированности от окружающей среды.
-
Какие вам известны формы записи уравнения состояния идеального газа?
p=nkT;
-
Какой процесс называют политропным?
Политропный процесс — процесс, во время которого теплоёмкость газа остаётся неизменной.
-
Какие процессы называют изопроцессами?
Изопроцессы — термодинамические процессы, во время которых количество вещества и один из параметров состояния: давление, объём, температура или энтропия — остаётся неизменным.
-
Изобразите изопроцессы в координатах p-T, V-T, р-V.
-
Какой процесс называют адиабатическим?
Адиабатический — термодинамический процесс, при котором система не обменивается теплотой с окружающим пространством.
-
Какие термодинамические процессы изучаются в данной работе?
В данной работе рассматриваются: адиабатический (резкое и быстрое расширение газа), изотермический (температуры в состояниях 1 и 3 одинаковы) и изохорный (нагревание газа до температуры окружающего воздуха при закрытом кране).
-
Каким уравнением описывается адиабатический процессы?
Адиабатическим называется процесс, протекающий без теплообмена с внешней средой
, 
.(10)Уравнение адиабатического процесса (уравнение Пуассона) имеет вид
.Работа адиабатического расширения
. 
.
-
Изобразите адиабату в координатах p-V.
-
Дайте определения теплоемкости тела, удельной и молярной теплоемкости вещества.
Теплоёмкость - количество теплоты, поглощаемой телом при нагревании на 1 градус.
Удельная теплоемкость – это физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать единичной массе данного вещества для того, чтобы его температура изменилась на единицу.
Молярная теплоёмкость — теплоёмкость одного моля вещества.
-
Какова размерность теплоемкости?
-
Почему измерение давления следует производить не сразу после впуска (выпуска) воздуха, а через некоторое время?
Для того, чтобы система успела прийти в равновесие.
-
Почему Cp > CV с точки зрения первого начала термодинамики?
В процессе при постоянном объеме газ работы не совершает: A = 0. Из первого закона термодинамики для 1 моля газа следует
| Qѵ = Cѵ ΔT = ΔU. |
Для процесса при постоянном давлении первый закон термодинамики дает:
| Qp = ΔU + p (V2 – V1) = CV ΔT + pΔV, |
где ΔV – изменение объема 1 моля идеального газа при изменении его температуры на ΔT. Отсюда следует:
 |
Отношение ΔV / ΔT может быть найдено из уравнения состояния идеального газа, записанного для 1 моля:
| pV = RT, |
где R – универсальная газовая постоянная. При p = const
 |
Таким образом, соотношение, выражающее связь между молярными теплоемкостями Cp и CV, имеет вид (формула Майера):