Выполнение работы. Приборы и принадлежности: установка Клемана и Дезорма, показанная Рис.10.1 на рисунке 10.1

Приборы и принадлежности: установка Клемана и Дезорма, показанная

Рис.10.1

на рисунке 10.1, состоит из стеклянного баллона 1, манометра 2, насоса 3 и крана 4. Ручным насосом в баллон накачивается воздух. Избыточное по сравнению с атмосферным давление измеряется U-образным манометром. Сначала необходимо закрыть кран и быстро накачать в баллон воздух (адиабатное сжатие газа). Это вызовет повышение давления в баллоне и нагревание газа. Через некоторое время (1-2 минуты) воздух в баллоне охладится до комнатной температуры из-за передачи тепла через стенки баллона. Давление немного уменьшится, его значение определится выражением

, (10.11)

где - атмосферное давление, - избыточное давление, измеряемое манометром.

Затем следует быстро открыть 4 кран - газ расширится адиабатно (часть его выйдет из баллона) и охладится. Если после того, как прекратится шипение воздуха (давление в баллоне станет равным атмосферному давлению ) кран закрыть, то через некоторое время газ изохорно нагреется из-за передачи тепла через стенки баллона и его давление возрастет на величину

. (10.12)

Мысленно выделим в баллоне некоторую массу воздуха, которая остается в нем (не выходит из баллона при открытом кране) в течение всего эксперимента. Рассмотрим 3 состояния этой массы газа, которые приведены в нижеследующей таблице.

Таблица 10.1

	Состояние системы	Объем	Давление	Температура
	Кран закрыт, воздух сжат			комнатная
	Кран открыт, воздух адиабатно расширен			Ниже комнатной
	Кран закрыт, температура установилась			комнатная

Из таблицы видно, что процесс перехода системы из состояния 1 в состояние 2 - адиабатное расширение, которое согласно (10.10) можно записать в виде

() = , откуда .

Процесс перехода 3-1 - изотермический, который согласно закону Бойля-Мариотта () можно представить как:

() =() , откуда

Из двух последних равенств получим

= . (10.13)

Решим это уравнение относительно

.

Так как давления , () и () незначительно отличаются друг от друга, то в первом приближении логарифмы величин можно заменить их численными значениями:

. (10.14)

Выражая избыточное давление через разность уровней воды в коленах манометра

,

где - постоянная прибора, - ускорение свободного падения, получаем расчетную формулу для экспериментального определения показателя адиабаты

, (10.15)

где и - разности уровней воды в коленах манометра соответственно до и после расширения воздуха.

10.2.1 Порядок выполнения работы:

1) Закрыть кран и ручным насосом накачать воздух в баллон до тех пока разность уровней жидкости в коленах манометра не достигнет величины 30-40 см;

2) Снять отсчеты уровней жидкости в левом и правом коленах манометра после того, как их положение установится. Результаты занести в таблицу 10.2;

Таблица 10.2

Уровни до расширения

Уровни после расширения

Прав.

Лев.

Прав.

Лев.

3) Определить как разность уровней жидкости в коленах. Результат занести в таблицу;

4) Быстро открыть кран и, как только уровни жидкости в коленах манометра выровняются, закрыть;

5) Снять отсчеты уровней жидкости в левом и правом коленах манометра после того, как их положение установится. Результаты занести в таблицу;

6) Определить как разность уровней жидкости в коленах. Результат занести в таблицу;

7) Вычислить значение показателя адиабаты по формуле (10.14). Результат занести в таблицу;

8) Измерения и расчеты по пунктам 1-6 повторить 5 раз;

9) Обработать результаты измерений по пунктам 2-9 упражнения 1 лабораторной работы 1;

10) По формуле (10.8) рассчитать значение для воздуха и сравнить его с экспериментальным значением.

Контрольные вопросы

1 Молярная и удельная теплоемкости.

2 Первое начало термодинамики и его применение к изопроцессам в идеальном газе.

3 Вывод рабочей формулы для экспериментального определения показателя адиабаты.

4 Порядок выполнения работы.

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Казахский национальный технический университет имени

К.И.Сатпаева

Институт высоких технологий и устойчивого развития

Кафедра общей и теоретической физики

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 11

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОВЕРХНОСТНОГО

НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ ПО СЧЕТУ КАПЕЛЬ

Методические указания к лабораторному занятию по дисциплине

«Механика и молекулярная физика»

(для студентов 1 курса всех специальностей КазНТУ)

Алматы 2013