Лабораторная работа №14 Определение показателя адиабаты воздуха методом Клемана Дезорма
жүктеу/скачать 2.01 Mb.
|
| Лабораторная работа № 14
Определение показателя адиабаты воздуха методом Клемана - Дезорма Цель работы: изучение термодинамических процессов в идеальном газе и экспериментальное определение показателя адиабаты воздуха. Методика определения показателя адиабаты воздуха γ Для определения показателя адиабаты γ с воздухом, находящимся в баллоне, проводят последовательность термодинамических процессов, представленных на диаграмме "р – V' (рис. 1). Воздух, находящийся в баллоне, в исходном состоянии имеет температуру T0, занимает объем V0 и создает давление p0 (точка 1 на диаграмме). Затем в баллон накачивается воздух (процесс 1–2). Газ в баллоне сжимается и нагревается. После изохорного остывания до начальной температуры (2–3) газ имеет некоторое давление p1 и температуру T0. Затем с помощью крана баллон соединяют с атмосферой, и газ адиабатно расширяется (3–4). При этом газ охлаждается, и его давление падает до значения p0, а температура – до величины T1, причем T1<Т0. В момент достижения p0 кран перекрывается, и газ изохорно нагревается до комнатной температуры (4–5). В конечном состоянии 5 давление воздуха равно p2, а температура –T0.
В течение всех рассматриваемых термодинамических процессов масса воздуха в баллоне больше или равна исходной массе m0 (рабочая масса). Накачиваемый и выпускаемый воздух служит лишь для сжатия и расширения рабочей массы воздуха. Переход из состояния 3 в 4 является адиабатным, поэтому
Переход из состояния 4 в 5 является изохорным, то есть
Из уравнений (1) и (2) получим
Величины p0, p1, p2 незначительно отличаются друг от друга, поэтому отношение разностей логарифмов таких чисел с достаточно большой степенью точности можно заменить отношением разностей самих чисел, то есть
где  , 
Таким образом, для нахождения γ необходимо экспериментально определить Описание установки В стеклянный баллон 1 (рис. 2, рис. 3 и рис. 4), соединенный с компрессором 2, через напускной кран 3 накачивается воздух. Клапан сброса воздуха 4, находящийся на верхней крышке установки позволяет резко уменьшить давление в баллоне практически без теплообмена с окружающей средой. На рис. 2 представлена передняя панель установки 6, на которой размещаются тумблер "Сеть" 7, тумблер "Компрессор" 8, водяной U-манометр 5, кран 3 перепуска воздуха со следующими положениями:  - кран на данной отметке открывает линию к компрессору 2.
 - кран на данной отметке перекрывает баллон 1.
 - кран на данной отметке (верхнее положение) соединяет баллон 1 с атмосферой и позволяет отрегулировать уровень воды в коленах U-манометра после заполнения баллона воздухом.
Перепад давления в баллоне измеряется по разности уровней в водяном U-манометре 5.
Установка работает следующим образом. В баллон компрессором 2 накачивается воздух до определенного избыточного давления (разность уровней в коленах U-манометра должна составлять Δh = 200 250 мм). В каждой серии опытов эта разность должна быть одинаковой (регулируется краном 3). Через 2–3 минуты температура воздуха в баллоне приближается к температуре окружающей среды. Затем осуществляется быстрый сброс давления через выпускное отверстие клапаном 4. При этих условиях процесс с достаточной точностью можно считать адиабатическим. После того, как клапан сброса закрылся, протекает изохорный процесс теплообмена с окружающей средой. Через 2–3 минуты температура воздуха в баллоне приближается к температуре окружающей среды.
Задание 1. Определение показателя адиабаты воздуха методом косвенных измерений. 1. Ознакомьтесь с передней панелью установки (рис.2). Тумблеры "Сеть" и "Компрессор" должны находиться в выключенном состоянии, кран 3 в положении "Закрыт" – горизонтальное положение рукоятки влево. Включите установку (тумблер "Сеть"). 2. Рукоятку крана установите вертикально вниз (положение 9 – "Закрыт" ОТКРЫТ). Накачайте насосом (тумблер "Компрессор") воздух в баллон (процесс 1 – 2) так, чтобы разность уровней воды в манометре (перепад давления) достигала величины 200 250 мм водяного столба. ВНИМАНИЕ: Сразу же установите кран 3 в положение "Закрыт" – вертикальное положение вверх, а затем выключите насос. 3. Подождите не менее 2 минут (процесс 2 – 3). Измерьте установившееся значение перепада давления Δp1 и запишите это значение в табл. 1. В каждой серии опытов эта разность должна быть одинаковой – регулируется краном 3, верхнее положение. 4. Соедините баллон с атмосферой (нажмите кратковременно и отпустите клапан 4) – процесс 3 – 4. Подождите не менее 2 минут (процесс 6 – 7) и измерьте установившееся значение перепада давления Δp2. Данные запишите в табл. 1. Проведите аналогичные измерения 5 7 раз.
4. Вычислите средние значения и среднеквадратичные погрешности по формуле Таблица 2.
5. По формуле (4) определите среднее значение показателя адиабаты 6. Вычислите относительную погрешность 7. Результат представьте в виде Контрольные вопросы 1. Какие термодинамические процессы происходят в рабочей массе воздуха при выполнении работы? Объясните по рис. 1. 2. Сформулируйте первое начало термодинамики и запишите его применительно к различным изопроцессам. 3. Выведите уравнение адиабатного процесса (уравнение Пуассона). Представьте это уравнение и в параметрах p–T и V–T. 4. Вычислите показатель адиабаты для воздуха. жүктеу/скачать 2.01 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|
.
.
.
или
,
и 
.
. Результаты занесите в табл. 2
.
.
