Порядок выполнения работы. 1. В стеклянный баллон накачайте немного воздуха

1. В стеклянный баллон накачайте немного воздуха. Когда разность уровней в манометре станет максимальной, перекройте кран К. При закачивании воздуха совершается работа против сил давления газа, что приводит к увеличению его внутренней энергии, а следовательно, и температуры. Необходимо выж­дать 2-3 минуты (пока за счет теплообмена температура в баллоне не станет равной комнатной, при этом установится давление воздуха и разность уровней жидкости в манометре перестанет меняться), измерить мано­метром избыточное давление воздуха h₁.

2. Откройте кран П, соединяющий стеклянный баллон с атмосферой, и в тот момент, когда уровни жидкости в обоих коленах манометра М сравняются, быстро закройте кран. При этом происходит адиабатическое расширение воздуха, и чтобы оно было ближе к идеальному, п. 2 необходимо выполнить максимально быстро.

3. Выждав 2-3 минуты, пока газ, охлажденный при адиабати­ческом расширении, нагреется до комнатной температуры и давление окончательно установится, измерить избыточное давление[2] h₂.

4. По формуле (26) вычислить значение g.

5. Опыт повторите не менее 5 раз, изменяя всякий раз величину h₁ и определяя g, рассчитайте среднее зна­чение g_ср.

6. Если несколько первых значений g существенно отличаются друг от друга и от табличного, то это означает отсутствие навыка в проведении опыта (пробка закрывается слишком рано или слишком поздно). В этом случае для вычисления g следует при­менить метод экстраполяции. Для этого необходимо провести все те же изме­рения, что и в пунктах 1-4, но пробку вынимать не на 1-2 с, а на большие промежутки времени, отсчитываемые по секундомеру (пробку вынимать на 5, 10, 15 и 20 с). Первоначальное избыточ­ное давление по возможности устанавливать одно и то же. Опыт повторить по 3 раза для каждого промежутка времени. Данные из­мерений занести в таблицу 2. После этого построить график зависимости g_ср = f (t). Экстра­полируя (продолжая) график к t = 0, найдите g.

7. Подсчитать абсолютную и относительную погрешность в оп­ределении g.

8. Рассчитать охлаждение газа Т при адиабатическом расширении. (Атмосферное давление определить по показаниям барометра; давление, измеренное в мм водяного столба, перевести в единицы СИ).

 

Таблица 2

t, c	№ опыта	h1, см	h2, см	g	gср
среднее
среднее
среднее
среднее

9. Определить удельную (молярную) теплоемкость воздуха при постоянном объеме и постоянном давлении (m_возд = 0.029 кг/моль).

Литература

1. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.1. -М.: Наука, 1987.

2. Мелешко Л.О. Молекулярная физика и введение в термо­динамику. - Минск: Высшая школа, 1977.

3. Грабовский Р.Н. Курс физики. -М.: Высшая школа, 1970. § 42-44.

4. Мэрион Дж.Б. Общая физика с биологическими примерами. - М.: Высшая школа, 1986. Гл. 8, 9.

5. Ланина И.Я., Соломин В.П. Экскурсии в природу по физике и биологии. – СПб.: РГПУ им. А.И. Герцена, 1998.

6. Каленникова Т.Г. Природа и ты. (Вопросы и задания по экологии). - Минск: Народная Асвета, 1989.