December 05 2016 16:37:45
School Nogma
Навигация
 
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
 
Определение коэффициента Пуассона для воздуха методом Клемана-Дезорма
Термодинамика и статистическая физика

Определение коэффициента Пуассона для воздуха
методом Клемана-Дезорма

Цель работы: экспериментальное определение коэффициента Пуассона для воздуха классическим методом Клемана-Дезорма.

Описание установки

Приборы и принадлежности: стеклянный баллон с краном, соединенный резиновый трубкой с дифференциальным манометром, насос.

Общая схема установки представлена на рис. 1. Принцип ее действия состоит в следующем.

img061

При помощи насоса в большой стеклянный баллон 3 накачивается воздух до некоторого давления img062, превышающего атмосферное:

img063,

где Н – атмосферное давление, img064 – избыток давления сверх атмосферного (измеряется водяным манометром 1).

Когда воздух в баллоне примет температуру окружающего воздуха, быстро открывается кран 2 и воздух выпускается наружу до тех пор, пока давление в баллоне не станет равным атмосферному.

Выход воздуха происходит быстро, и, пренебрегая в первом приближении передачей тепла через стенки баллона, процесс расширения воздуха в баллоне можно считать адиабатическим. При этом расширяющийся воздух совершает работу против внешних сил – внешнего атмосферного давления. Следовательно, температура воздуха в баллоне понизится.

Если теперь закрыть кран 2 и дать воздуху в баллоне нагреться до температуры окружающего воздуха, то его давление возрастёт до некоторой величины

img065,

где img066 – избыток давления над атмосферным.

Из полученных трёх состояний воздуха в баллоне несложно рассчитать коэффициент Пуассона.

Выделим мысленно некоторую массу m воздуха, которая остается в баллоне в течение всего эксперимента. Рассмотрим три состояния этой массы газа:

№пп Состояние системы Объем Давление Температура
1 Кран 2 закрыт, воздух сжат img067 img068 Комнатная
2 Кран 2 открыт, воздух адиабатически расширен img069 img070 Ниже комнатной
3 Кран 2 закрыт. Температура установилась img071 img072 Комнатная

В состояниях 1 и 3 воздух имеет одинаковую температуру, поэтому

img073,

или

img074.                                                                                                                                                     (1)

(Уравнение Бойля-Мариотта).

Процесс 1-2 – адиабатическое расширение газа. Согласно уравнению Пуассона:

img075                                                                                                             (2)

Из (1) и (2) следует:

img076.

Логарифмирование дает

img077.

Преобразуем этот результат:

img078.

Напомним, что избыточные давления img079 и img080 (мм водяного столба) значительно меньше атмосферного давления img081 (~10м водяного столба). Поэтому раскладывая функцию img082 в ряд, можно ограничиться только первым числом разложения

img083  (при img084).

В нашем случае:

img085

img086.                                                                                                                                                     (3)

Задание. Определение отношения img087 для воздуха

1. Закрыть кран 2 и, осторожно нагнетая воздух насосом, накачивать воздух в баллон 3, пока разность уровней в манометре не достигнет 20 – 25 см.

2.  Когда давление окончательно установится,  произвести отсчёт разности уровней воды в обоих коленах манометра 1 (img088).

3. Быстро повернув кран 2, открыть на короткое время баллон 3 и тотчас же закрыть кран.

4.  Когда давление окончательно установится, записать разность уровней воды в обоих коленах манометра 1 (img089)

5. Повторить опыт не менее 10 раз. Результаты измерений представить в виде таблицы.

6.  Вычислить img090 по формуле (3).

7.  Определить основные источники погрешности при определении коэффициента Пуассона данным  методом. Конечный результат представить в стандартном виде: img091.

Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Пожалуйста, залогиньтесь для добавления комментария.
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.

Пожалуйста, авторизуйтесьили зарегистрируйтесь для голосования.

Нет данных для оценки.

Время загрузки: 0.05 секунд 4,195,186 уникальных посетителей