Работа 28. Определение термического коэффициента давления воздуха

Задание: определить термический коэффициент давления воздуха.

Оборудование и принадлежности: установка для проведения измерений, барометр.

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

Рис. 1

Установка для определения термического коэффициента давления газа (газовый термометр) состоит из баллона В (рис. 1), заполненного воздухом. Баллон с помощью узкой трубки с краном К соединен с U- образным манометром М. Кран К служит для сообщения баллона В с атмосферой. Баллон В помещен в термостат А. Температура в термостате контролируется с помощью термометра Д.

ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ

Общие сведения. Термический коэффициент давления газа характеризует относительное изменение давления при изменении температуры на 1 К при постоянном объеме

(1)

Для определения коэффициента a используем уравнение состояния идеального газа

. (2)

Продифференцируем уравнение (2), принимая объем постоянным

. (3)

Из уравнений (1) - (3) получаем:

. (4)

Итак, термический коэффициент давления a обратно пропорционален абсолютной температуре.

Теория метода. Если температура газа меняется не более, чем на 5-10 К, то можно заменить на , где D p – изменение давления при нагревании данной массы газа на DT K при постоянном объеме. Тогда выражение (1) примет вид

. (5)

Если давление измеряется U -образным манометром, то

,

где h – разность уровней жидкости в коленах манометра, r – плотность манометрической жидкости. Учитывая, что

, ,

где T ₁ и T ₂ – начальная и конечная температура воздуха в данном опыте, получим окончательно

. (6)