Отчет по лабораторной работе №12
По дисциплине ФИЗИКА
(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)
Тема: Исследование эффекта Джоуля-Томсона при адиабатическом истечении газа
Автор: студент гр. ГС-16-1 _____________ Щерба А.Г.
(подпись) (Ф.И.О.)
ОЦЕНКА: _____________
Дата: 29 сентября 2016 г.
ПРОВЕРИЛА доцент _____________ / Ломакина Е.С. /
(должность) (подпись) (Ф.И.О.)
Санкт-Петербург
2016 год
1.Цель работы: определить изменение температуры углекислого газа при протекании через малопроницаемую перегородку при разных начальных значениях давления и температуры; вычислить коэффициенты Ван-дер-Ваальса "a" и "b" по результатам эксперимента.
Краткое теоретическое содержание
Явление, изучаемое в работе – изменение температуры углекислого газа при его протекании через трубку с пористой перегородкой в зависимости от разных начальный значениях температуры и давления.
Эффект Джоуля-Томсона – изменение температуры газа при медленно протекающем адиабатическом расширении реального газа с изменением давления.
Идеальный газ – модель газа, в которой пренебрегаются размеры молекул по сравнению с расстоянием между ними.
Реальный газ – газ, между молекулами которого действуют силы межмолекулярного взаимодействия, состоящие из сил притяжения и сил отталкивания.
Температура инверсии – температура, соответствующая состоянию газа, при котором температура газа при адиабатическом дросселировании не изменяется.
Теплообмен – физический процесс передачи тепловой энергии от более горячего тела к более холодному, либо непосредственно (при контакте), либо через разделяющую (тело или среду) перегородку из какого-либо материала.
Уравнение Ван-дер-Ваальса – формула, устанавливающая зависимость между давлением, молярным объёмом и абсолютной температурой реального газа при помощи коэффициентов Ван-дер-Ваальса.
, где a и b – постоянные Ван-дер-Ваальса
V – объем, [v] = м3
Т – температура, [T] = K
P – давление, [P] = Па
R – универсальная газовая постоянная, R = 8,31 Дж/моль ∙ К
Коэффициент эффекта Джоуля-Томсона
Где a и b – постоянные Ван-дер-Ваальса
Т – температура, [T] = K
P – давление, [P] = Па
R – универсальная газовая постоянная, R = 8,31 Дж/моль ∙ К
Схема установки
,
1 – трубка, 2 – пористая перегородка, 3 – теплоизоляционная защита, 4 – дифференциальная термопара, 6 – индикатор, 7а – индикатор, 7 – пульт, 8 – трубка из термостатического объема, 9 – змеевик, 10 – кран, 11 – манометр, 12 – редуктор, 13 – баллон.
Основне расчетные формулы
Коэффициент эффекта Джоуля-Томсона
Температура инверсии
Критическая температура
Постоянные a и b
Погрешности прямых измерений
∆T = 0,01 оС
∆P = 0,05 MПа
Погрешность косвенных измерений
lnµ = ln∆T + ln∆P-1,
dlnµ = dln∆T + dln∆P-1,
,
,
Таблица с результатами измерений и вычислений
| Физическая величина | Т | Р | Т | m | a | b | Тинв | Ткр |
| Единицы измерений Номер опыта | оС | МПа | оС | 10-5 оС/Па | Н∙М3/Моль | М3/Моль | К | К |
| 0,8 | 8,74 | 1,09 | 0,58 | 6,74 | ||||
| 0,7 | 7,63 | 1,09 | ||||||
| 0,8 | 7,61 | 0,95 | ||||||
| 0,7 | 6,65 | 0,95 | ||||||
| 0,8 | 6,52 | 0,8 | ||||||
| 0,7 | 5,7 | 0,8 | ||||||
| Комн.T | 0,6 | 6,52 | 1,09 | |||||
| 0,5 | 5,41 | 1,09 | ||||||
| 0,3 | 3,23 | 1,09 |
Таблица1 – результаты измерений и вычислений
Примеры вычислений
Исходные данные: R – универсальная постоянная, R = 8,31 Дж/Моль ∙ К
Ср – теплоемкость, Ср = 41 Дж/Моль ∙ К
Вычисления: 
Графиеский материал
По графику определяем значение μ1,μ2,μ3:
µ1 = 1,093∙10-5 оC/Па
µ2 = 0,938∙10-5 оС/Па
µ3 = 0,83∙10-5 оС/Па
Вывод
В ходе лабораторной работы было определено изменение температуры углекислого газа при протекании через малопроницаемую перегородку при разных начальных значениях давления и температуры, а также вычислены коэффициенты Ван-дер-Ваальса.
На основе сравнительной оценки 
можно сделать вывод о том, что такой метод вычисления коэффициента Ван-дер-Ваальса не точен.
