Указания по технике безопасности. 1. Перед выполнением работы получите инструктаж у лаборанта.

1. Перед выполнением работы получите инструктаж у лаборанта.

2. Соблюдайте общие правила техники безопасности работы в лаборатории "Физика".

3. К работе с установкой допускаются лица, ознакомленные с её устройством и принципом действия.

4. Запрещается вскрывать датчики, а также подвергать элементы установки ударным и силовым нагрузкам.

 

Контрольные вопросы

1. Опираясь на результаты обработки полученных экспериментальных данных, оцените массу газа, заключённого внутри лабораторной установки?

2. Объясните, почему для чистоты проведения эксперимента требуется, чтобы поршень перемещался достаточно медленно?

3. Как повлияло бы наличие небольшого количества воды внутри резервуара установки на вид регистрируемой зависимости?

 

Лабораторная работа № 17

Изучение изохорного процесса

 

Цель лабораторной работы

Целью лабораторной работы является экспериментальное изучение изохорного процесса в газе.

 

Задачи лабораторной работы

Задачи лабораторной работы:

1) получение экспериментальных точек зависимости давления от температуры при его остывании газа в условиях постоянного объёма;

2) проверка соответствия полученной экспериментальной зависимости закону Шарля для изохорного процесса в идеальном газе.

Экспериментальное оборудование, приборы и принадлежности

 

Лабораторная установка представляет собой герметичный резервуар 1 (цилиндрический сосуд из стекла с пластиковой крышкой), внутри которого помещен чувствительный элемент датчика температуры. Электронный блок датчика температуры 2 смонтирован на кронштейне над резервуаром. Давление газа измеряется датчиком абсолютного давления 3, который присоединяется к резервуару с помощью силиконовой трубки 4. Кроме того, в состав установки входит штатив, две муфты и пластиковый сосуд для горячей воды 5.

К приборам и принадлежностям относятся компьютер с необходимым программным обеспечением для регистрации и обработки данных, а также соединительные кабели.

 

Теоретическая часть

Изохорным называется процесс, который происходит при постоянном объеме. Изохорный процесс осуществляется в газах, находящихся в замкнутом сосуде, объем которого не меняется.

Масса газа и его молекулярный состав при этом также остаются

постоянными. В этом случае при изменении температуры газа изменяется его давление.

При изохорном процессе газ не совершает работы, поэтому изменение его внутренней энергии происходит только за счет поглощения или выделения тепла. В случае изохорного процесса в идеальном газа вся теплота, сообщаемая газу, идет на увеличение его внутренней энергии.

В идеальном газе при изохорном процессе давление газа, в соответствии с законом Шарля, прямо пропорционально абсолютной температуре. Изохорный процесс можно описать уравнением:

р=р_оаТ,

где р — давление газа при абсолютной температуре Т, р₀ — давление газа при температуре 0°С, α — температурный коэффициент давления газа, равный 1/273 К^-1. Если температура измеряется в градусах Цельсия, то зависимость давления от температуры t принимает вид:

p=p_o(1+αt).

Таким образом, в первом случае экспериментальные точки должны «лечь» на график прямой пропорциональной зависимости у=Ах, а во втором - на график линейной зависимости, причём угловой коэффициент прямой в обоих случаях одинаков и равен αр₀.