Определение отношения теплоемкостей методом

Министерство образования и науки Российской Федерации[pic 1]

Новосибирский государственный технический университет
















Лабораторная работа № 5

Определение отношения теплоемкостей методом

Клемана - Дезорма

Факультет:   ИДО  

Группа:  ЗФ-108          

Студент:       Подъяблонский Валерий

Новосибирск 2022

Цель работы: экспериментальное определение показателя адиабаты воздуха методом адиабатного изменения состояния газа (метод Клемана-Дезорма).[pic 2]

Приборы и принадлежности: экспериментальная установка для изучения метода Клемана-Дезорма.

Краткая теория

В природе и технике часто осуществляются адиабатные процессы, при которых отсутствует теплообмен между системой и окружающей средой. К адиабатным процессам можно отнести все быстропротекающие процессы. Например, быстрое расширение газа в двигателе внутреннего сгорания, распространение звука в среде. Так как адиабатные процессы подчиняются закону Пуассона PVγ= const, то исследование закономерностей процессов требует умения измерять показатель адиабаты газа, что и является целью данной лабораторной работы.

Внутренняя энергия может изменяться в результате различных процессов, например, совершения работы над системой или сообщения ей количества теплоты. Но при этом должен соблюдаться закон сохранения и превращения энергии, чем, по существу, применительно к термодинамическим процессам, является первое начало термодинамики:

δQ=dU+δA.

Теплота, сообщаемая системе, расходуется на изменение её внутренней энергии и на совершение работы против внешних сил.

Изменение внутренней энергии:

[pic 3]

Работа системы над внешними силами:

[pic 4]

Количество теплоты, сообщенное системе:

[pic 5]

где CV - молярная теплоёмкость при постоянном объёме,

CP - молярная теплоёмкость при постоянном давлении

[pic 6]

где i - число степеней свободы.

CV и CP определяются лишь числом степеней свободы и не зависят от температуры.

При рассмотрении термодинамических процессов важно знать характерное для каждого газа отношение CPк CV:

[pic 7]

В частности, эта величина входит в уравнение Пуассона, описывающее адиабатический процесс для идеальных газов.

Давление и объём газа при адиабатическом процессе связаны уравнением Пуассона PVγ=const, где γ – показатель адиабаты.[pic 8]

Но ранее мы отмечали, что

[pic 9]

Для двухатомных газов (H2, N2, O2 и др.) i=5, γ=1.4. Воздух можно считать, в основном, смесью двухатомных газов азота и кислорода.

2 Описание лабораторной установки

Экспериментальная установка состоит из стеклянного баллона, закрытого

пробкой, в которую вмонтированы две трубки и быстродействующий клапан

выпуска воздуха из сосуда (рис. 2). Одна трубка соединяет полость сосуда с

манометром. Манометром служит U -образная трубка, наполненная водой.

Давление измеряется по разности уровней в коленах трубки. Вторая трубка