САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

Отчёт по лабораторной работе № 8

Определение показателя адиабаты при адиабатическом расширении газа

Выполнила: студентка гр. РГИ-11 ___________ /Абрамова Н.С./

^{(подпись) (Ф.И.О.)}

Проверил: Доцент ___________ /Фицак В.В./

^{(подпись) (Ф.И.О.)}

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

²⁰¹¹

Цель работы: изучить законы идеального газа и основные положения классической теории теплоёмкости; определить коэффициент Пуассона g - отношение теплоёмкости при постоянном давлении С_р к теплоемкости при постоянном объеме C_V методом адиабатического расширения (методом Клемана - Дезорма).

Краткое теоретическое содержание:

Явление, изучаемое в работе: адиабатное расширение газа.

Определение основных физических понятий:

Термодинамика – раздел физики, изучающий соотношения и превращения тепла и других форм энергии.

Термодинамическая система – это некая физическая система, состоящая из большого количества частиц, способная обмениваться с окружающей средой энергией и веществом. Для термодинамических систем справедливы законы термодинамики.

Идеальный газ - математическая модель газа, в которой предполагается, что потенциальной энергией взаимодействия молекул можно пренебречь по сравнению с их кинетической энергией. Между молекулами не действуют силы притяжения или отталкивания, соударения частиц между собой и со стенками сосуда абсолютно упруги, а время взаимодействия между молекулами пренебрежимо мало по сравнению со средним временем между столкновениями.

Теплоемкость – это величина, характеризующая способность вещества изменять свою температуру с подводом или отводом теплоты. Определяется как отношение бесконечно малого количества теплоты δ Q, полученного телом, к соответствующему приращению его температуры δ T:

,

где С – теплоемкость, Дж/К;

δ Q - количество теплоты, Дж;

δ Т – изменение температуры, К.

Удельная теплоемкость определяется как количество тепловой энергии, необходимой для повышения температуры одного килограмма вещества на один градус Цельсия.

,

где с – удельная теплоемкость, Дж/К∙ кг;

С – теплоемкость, Дж/К;

m – масса, кг.

Молярная теплоемкость -это теплоёмкость одного моля вещества.

,

где С – молярная теплоемкость, Дж/К∙ моль;

с – удельная теплоемкость, Дж/К∙ кг;

М – молярная масса, кг/моль.

Адиабатический процесс -термодинамический процесс в макроскопической системе, при котором система не получает и не отдаёт тепловой энергии.

Уравнение политропы:

pVⁿ = const,

где P - давление газа[Па];

V - его объём[м³];

n – показатель политропы.

Коэффициент Пуассона (показатель адиабаты) -это отношение теплоёмкости при постоянном давлении (С_р) к теплоёмкости при постоянном объёме (С_v).

,

где γ – коэффициент Пуассона (показатель адиабаты);

С_р - теплоемкость при постоянном давлении, Дж/К;

С_v – теплоемкость при постоянном объеме, Дж/К.

Основные расчетные формулы:

1)Расчет коэффициента Пуассона:

,

где - разность уровней в манометре после адиабатического расширения газа, [мм];

- разность уровней в манометре после нагревания сосуда и газа до комнатной температуры, [мм].

Погрешности прямых измерений:

Формулы для расчета погрешностей косвенных измерений:

Расчет погрешности измерения коэффициента Пуассона:

,

где - прямая погрешность измерения приборов

Результаты опыта:

Физ. величина	h1	h2	h1-h2
Ед. измер-ия	мм	мм	мм	-
№ опыта
	26, 6		18, 6	1, 43
	35, 2	11, 2		1, 46
	27, 2	7, 2		1, 36
	25, 8	7, 4	18, 4	1, 4
		8, 3	17, 7	1, 47
		7, 2	18, 8	1, 38
	26, 5	8, 6	17, 9	1, 48
	25, 8		17, 8	1, 45
	25, 8	6, 8		1, 36
	26, 4	8, 2	18, 2	1, 45

Примеры вычислений:

Опыт 1

Пример расчета коэффициента Пуассона

Пример расчета погрешности измерения коэффициента Пуассона:

Результат:

=1, 43 0, 2

Вывод:

В данном опыте был рассчитан коэффициент Пуассона при адиабатическом расширении воздуха. Коэффициент Пуассона составил =1, 43 0, 2. На основании результата можно сделать вывод о том, значение коэффициента Пуассона, полученного в ходе эксперимента, на 2% отличается от табличного значения коэффициента (табличное значение коэффициента Пуассона для сухого воздуха при 20⁰С – 1, 4).Значит, данным методом возможно определить коэффициент Пуассона g.

Пример расчета процента отличия: