Результаты эксперимента и расчеты

ТАМБОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра физики

Отчет по лабораторной работе

«ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ АДИАБАТЫ ВОЗДУХА»

Выполнил: студент учебной группы

Проверил: профессор Гайнутдинов О.И.

Тамбов-2011

Задание

1. Определить показатель адиабаты воздуха методом Клемана-Дезорма.

2. Сравнить полученное значение показателя адиабаты с его теоретическим значением и сделать вывод о достоверности проделанной работы.

Приборы и принадлежности

Установка для определения показателя адиабаты воздуха с манометром и насосом.

Общие сведения

Адиабатическим называется процесс, совершаемый термодинамической системой, при котором отсутствует теплообмен между этой системой и внешней средой.

Уравнение, описывающее состояние системы в адиабатическом процессе, имеет вид:

, (1)

где и – давление и объем газа; – показатель адиабаты.

Показатель адиабаты – это коэффициент, численно равный отношению теплоемкостей газа при постоянном давлении и при постоянном объеме :

. (2)

Физический смысл его заключается в том, что он показывает, во сколько раз количество теплоты, необходимой для нагревания газа на 1 К в изобарическом процессе (), больше количества теплоты, необходимой для той же цели в изохорическом процессе ().

Для идеального газа показатель адиабаты определяется по формуле:

, (3)

где – число степеней свободы молекул газа.

Описание установки

Установка (рис. 1) для определения показателя адиабаты воздуха состоит из стеклянного сосуда 1, жидкостного манометра 2 и насоса 3, соединенных резиновыми и стеклянными трубками. Горловина сосуда закрыта пробкой с краном 4 для сообщения сосуда с атмосферой. Насос позволяет изменять давление в сосуде при закрытом кране, а манометр – измерять это изменение.

Рис. 1

Теория метода

Все изменения состояния воздуха в процессе эксперимента качественно представлены на рис. 2.

Рис. 2

Порядок выполнения работы

1. При закрытом кране насосом создать избыточное давление в сосуде (начальная разность уровней жидкости в манометре должна быть порядка 115…120 мм. вод. ст.).

2. Выждать, пока уровни жидкости в манометре перестанут изменять свое положение, и произвести отсчет их разности .

3. Открыть кран для выпуска воздуха и быстро его закрыть в момент первого пересечения уровнями жидкости их исходного положения (до накачки насосом).

4. Выждать, пока уровни жидкости в манометре перестанут изменять свое положение, и произвести отсчет их разности .

5. Эксперимент необходимо повторить не менее 5 раз, и полученные результаты занести в таблицу 1. (Внимание! Начальную разность уровней жидкости в манометре во всех случаях поддерживать приблизительно одинаковой.)

6. Вычислить оценку показателя адиабаты по формуле (4), использовав средние значения (< > и < >) разностей уровней жидкости в манометре.

7. Рассчитать погрешности измерения показателя адиабаты воздуха по формулам (5) и (6).

8. Сравнить полученный доверительный интервал значений показателя адиабаты с его теоретическим значением и сделать вывод о достоверности проделанной работы.

Расчетные формулы

1. Оценка показателя адиабаты:

(4)

2. В этой работе велика роль случайных погрешностей, поэтому приборными погрешностями, ввиду их относительной малости, следует пренебречь. Случайные погрешности рассчитываются по методу Стьюдента.

Полная относительная погрешность:

, (5)