Клеман-Дезорм әдісімен ауа үшін адиабат
ТӘЖІРИБЕЛІК ҚОНДЫРҒЫНЫҢ СИПАТТАМАСЫ
жүктеу/скачать 0.75 Mb.
|
| 2. ТӘЖІРИБЕЛІК ҚОНДЫРҒЫНЫҢ СИПАТТАМАСЫ
Өлшеу үлкен шыны баллоннан Б, компрессордан Н және су манометрден М тұратын қондырғыда (1 сур.) жасалады. Баллон К краны арқылы компрессормен, К0 краны арқылы атмосферамен жалғанған. Ұсынылған Клеман-Дезорм әдісі (1819ж.) бір күйден екінші күйге өтетін екі тізбектелген процестермен, яғни адиабаталық және изохоралық процестермен жүретін газдың параметрлерін зерттеуге негізделген. Бұл процестер P-V диаграммасында 1-2 және 2-3 қисықтарына сәйкес ұсынылған. Егер баллонға ауаны толтырып және сыртқы ортамен жылулық тепе-теңдік орнағанша ұстасақ, онда алғашқы күйде газ P1, V1,T1 параметрлеріне ие болады. Бұл кезде баллондағы газдың температурасы сыртқы ортаның температурасына тең, ал қысымы Р1=Р0+Р атмосфералық қысымнан кішкене үлкен болады. K0 кранды ашқан кезде баллондағы ауа 2-ші күйге өтеді. Оның қысымы атмосфералық қысымға дейін P2=P0 төмендейді. Ауаның 1 күйдегі қалған массасы баллонның бір бөлік көлеміне ұлғая отырып, барлық V2 көлемді алады.
Бұл кезде баллонда қалған ауа температурасы төмендейді. Газдың тез ұлғаюы кезінде газдың баллон қабырғасы арқылы сыртқы ортамен жылу алмасуды ескермеуге болады. Онда 1-2 процесті адиабаталық деп есептейміз: . (12) К0 кранды жапқаннан кейін баллондағы адиабаталық ұлғайған салқын ауа тұрақты көлем V2=V3кезде (2 сур.) сыртқы ортаның температурасына T3=T1 дейін (2-3 процесс аралығында) қызады. Бұл кезде баллондағы қысым Р3=Р2+Р дейін артады. Ауаның артық қысымдары Р' және Р'' U -формалы манометрдегі тығыздығы сұйықтың деңгейлерінің айырымы бойынша өлшенеді: Р' = gH; P'' = gh, (13) мұндағы H және h -1 және 3 күйлерге сәйкес манометрдің көрсетуі. Онда: . Ауаның 1 және 3 күйлері изотермиялық процеске сәйкес келеді, сондықтан: P1V1 = P3V3. (14) (12) және (14) теңдеулерден көлемдердің қатынасын қысымдардың қатынасымен алмастырып, қысымдардың байланысын табамыз: (13) өрнекті ескеріп Р1 және Р2 қысымдарды Р0 арқылы өрнектеп және логарифмдейміз: Егер х<<1 болса, онда мына математикалық қатынастан ln(1+х)=х, мұндағы x=ρgH сол жақтағы теңдеуге тең шама, ал оң жақтағы теңдеу үшін сәйкесінше x=ρgh тең болады. Сонда: . Осыдан адиабаталық көрсеткіш γ есептейтін формуланы аламыз: (15) Сонымен, ауа үшін жылу сыйымдылықтарының қатынасын анықтау үшін (1-2-3) процестерін алу қажет және газдың 1 және 3 күйлеріне сәйкес манометрдің Н және һ көрсетулерін өлшеу керек. Бірақ бірқалыпты адиабаттық процесті алу қиын: егер газдың тез ұлғаюын жүргізсек, онда процесс бірқалыпты болмайды, өйткені газдың температурасы мен қысымы көлем бойынша теңесіп үлгермейді. Баяу адиабаталық процесті жүргізу үшін баллонның жылулық изоляциясы қажет. Берілген қондырғыда t уақытта жылу шығарылумен газ ұлғаяды. Сондықтан соңғы изохоралық қызуда газдың қысымы аздап көтеріледі, яғни өлшенетін һ'< һ адиабат көсеткішін есептеу үшін қажет. Уақыттың артуымен изотермиялық ұлғаю 1-3 газдың ұлғаюы кезіндегі һ' мәні төмендей отырып нөлге ұмтылады. Тәжірибелік жолмен төмендегі теңдеу анықталған: 3 сурет. . Бұл өрнекті логарифмдеп уақытқа тәуелді функцияны аламыз: , (16) мұндағы а ‒ қондырғы тұрақтысы; t ‒ процестің жүру уақыты. (16) теңдеуі бойынша баллондағы ауаның соңғы артық қысымының уақытқа тәуелділігі 3 суретте көрсетілген. Берілген тәжірибе бойынша график тұрғызып, экстрополяция жолымен тәжірибелік түзуді t=0 дейін соза отырып lnһ мәні мен һ мәні анықталады. һ мәнін анықтау (15) формула бойынша адиабаттық көрсеткішті γэ есептеу үшін қажет. жүктеу/скачать 0.75 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|