Студопедия — Лабораторна робота № 24
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Лабораторна робота № 24






ВИЗНАЧЕННЯ ВІДНОШЕННЯ ДЛЯ ПОВІТРЯ МЕТОДОМ КЛЕМАНА–ДЕЗОРМА

Мета роботи:вивчення адіабатного процесу і визначення показника адіабати повітря.

Обладнання: прилад Клемана–Дезорма.

Теоретичні відомості

Адіабатним процесом називається процес, який відбувається без теплообміну з навколишнім середовищем.

Оскільки для адіабатного процесу Q = 0, то перший закон термодинаміки (Q = ΔU + A) запишеться так: ΔU = – A або A = U1 – U2, тобто робота при адіабатному розширенні газу виконується за рахунок зменшення його внутрішньої енергії, а виконана робота при адіабатному стисненні газу іде на збільшення його внутрішньої енергії.

Адіабатний процес описується рівнянням Пуассона:

 

, (24.1)

 

де - тиск; об’єм; - показник адіабати. Показник адіабати визначається відношенням , де – молярна теплоємність газі при сталому тиску, а – молярна теплоємність газу при сталому об’ємі.

Якщо відомі температури і тиски, то рівняння адіабати можна записати так:

. (24.2)

 

Теплоємність тіла - фізична величина, чисельно рівна кількості теплоти яку необхідно надати, щоб нагріти тіло на один градус Кельвіна:

.

Для однорідних речовин розрізняють теплоємність молярну та питому.

Молярна теплоємність – фізична величина, чисельно рівна кількості теплоти, необхідної для нагрівання одного моля речовини на один градус Кельвіна:

 

.

 

Питома теплоємність – фізична величина, чисельно рівна кількості теплоти, необхідної для нагрівання одиниці маси речовини на один градус Кельвіна:

 

.

Питома теплоємність позначається малою літерою с, а молярна − великою (СV, Cp). Між ними існує зв’язок – , де – молярна маса речовини.

Для газів різнять дві теплоємності: за сталого об’єму і за сталого тиску. Якщо нагрівання газу відбувається за сталого об’єму, то вся підведена до тіла теплота іде на збільшення внутрішньої енергії. Якщо ж ту саму кількість газу нагрівають в тому ж інтервалі температур при сталому тиску, то газ розширюється, а це значить, що крім теплоти, яка йде на збільшення внутрішньої енергії, потрібна ще додаткова кількість теплоти для виконання роботи розширення газу. Тому Сp>CV. Зв’язок між Сp і CV описується рівнянням Мейєра

, (24.3)

 

де R – універсальна газова стала, чисельно рівна роботі ізобарного розширення одного моля газу при його нагріванні на 1К. Як відомо з молекулярно – кінетичної теорії газів

, а ,

де i – число ступенів вільності. Для одноатомних газів i = 3, для двоатомних i = 5 і для багатоатомних i = 6.

Одним із методів визначення є метод Клемана − Дезорма. Він полягає в наступному: кран К1 з’єднує балон з насосом, а К2 з навколишнім середовищем (рис. 24.1).

При закритому крані К2 в балон нагнітають деяку кількість повітря і закривають кран К1. Черездеякий час внаслідок теплообміну із зовнішнім середовищем температура повітря в балоні, яка зросла при накачуванні, знизиться до температури навколишнього середовища, а тиск стане вище атмосферного на величину , де − різниця висот рідини в колінах манометра, − густина води.

Таким, чином повітря в балоні буде характеризуватись параметрами V1, T 1, де − об’єм балона, − температура в балоні, яка дорівнює температурі навколишнього середовища. Відкриваємо кран К2. Повітря почне швидко розширюватися. Внаслідок того, що розширення відбувається дуже швидко, процес можна вважати адіабатним. Тиск в балоні почне падати. Коли він стане рівним атмосферному, на що вкаже рівність рівнів рідини в колінах манометра, закриємо кран К2.

Таким чином, в кінці адіабатного процесу повітря буде характеризуватись тиском і температурою . Зв’язок між параметрами повітря на початку адіабатного процесу і в його кінці можна записати, використавши рівняння (24.2):

 

. (24.4)

 

Відношення температур можна виразити через відношення тисків, виходячи із таких міркувань: нова маса повітря в балоні після закриття крану К2 має температуру , об’єм рівний об’єму балона і тиск . Внаслідок теплообміну з навколишнім середовищем температура повітря підвищується до температури навколишнього середовища . Так як об’єм постійний, то тиск при цьому також зросте і стане вище атмосферного на величину , де − різниця висот рідини в колінах манометра. Тобто відбувається ізохорний процес, для якого

 

(24.5)

або

. (24.6)

 

З рівнянь (24.4) і (24.6) отримаємо:

 

. (24.7)

 

 

Прологарифмувавши рівняння (24.4) і, розв’язавши його відносно , одержимо вираз

 

 

(24.8)

 

 

Розкладемо і в ряд Маклорена і обмежимось першими двома членами: ; .

Підставивши одержані вирази у формулу (24.8), одержимо робочу формулу:

. (24.9)

 







Дата добавления: 2015-08-12; просмотров: 2078. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...

Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...

Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...

Метод Фольгарда (роданометрия или тиоцианатометрия) Метод Фольгарда основан на применении в качестве осадителя титрованного раствора, содержащего роданид-ионы SCN...

Потенциометрия. Потенциометрическое определение рН растворов Потенциометрия - это электрохимический метод иссле­дования и анализа веществ, основанный на зависимости равновесного электродного потенциала Е от активности (концентрации) определяемого вещества в исследуемом рас­творе...

Гальванического элемента При контакте двух любых фаз на границе их раздела возникает двойной электрический слой (ДЭС), состоящий из равных по величине, но противоположных по знаку электрических зарядов...

СИНТАКСИЧЕСКАЯ РАБОТА В СИСТЕМЕ РАЗВИТИЯ РЕЧИ УЧАЩИХСЯ В языке различаются уровни — уровень слова (лексический), уровень словосочетания и предложения (синтаксический) и уровень Словосочетание в этом смысле может рассматриваться как переходное звено от лексического уровня к синтаксическому...

Плейотропное действие генов. Примеры. Плейотропное действие генов - это зависимость нескольких признаков от одного гена, то есть множественное действие одного гена...

Методика обучения письму и письменной речи на иностранном языке в средней школе. Различают письмо и письменную речь. Письмо – объект овладения графической и орфографической системами иностранного языка для фиксации языкового и речевого материала...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.008 сек.) русская версия | украинская версия