Погрешность косвенных измерений

Отчет по лабораторной работе №12

По дисциплине ФИЗИКА

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

Тема: Исследование эффекта Джоуля-Томсона при адиабатическом истечении газа

Автор: студент гр. ГС-16-1 _____________ Щерба А.Г.

(подпись) (Ф.И.О.)

ОЦЕНКА: _____________

Дата: 29 сентября 2016 г.

ПРОВЕРИЛАдоцент _____________ / Ломакина Е.С. /

(должность) (подпись) (Ф.И.О.)

Санкт-Петербург

2016 год

1.Цель работы:определить изменение температуры углекислого газа при протекании через малопроницаемую перегородку при разных начальных значениях давления и температуры; вычислить коэффициенты Ван-дер-Ваальса "a" и "b" по результатам эксперимента.

Краткое теоретическое содержание

Явление, изучаемое в работе –изменение температуры углекислого газа при его протекании через трубку с пористой перегородкой в зависимости от разных начальный значениях температуры и давления.

Эффект Джоуля-Томсона – изменение температуры газа при медленно протекающем адиабатическом расширении реального газа с изменением давления.

Идеальный газ – модель газа, в которой пренебрегаются размеры молекул по сравнению с расстоянием между ними.

Реальный газ –газ, между молекулами которого действуют силы межмолекулярного взаимодействия, состоящие из сил притяжения и сил отталкивания.

Температура инверсии – температура, соответствующая состоянию газа, при котором температура газа при адиабатическом дросселировании не изменяется.

Теплообмен – физический процесс передачи тепловой энергии от более горячего тела к более холодному, либо непосредственно (при контакте), либо через разделяющую (тело или среду) перегородку из какого-либо материала.

Уравнение Ван-дер-Ваальса – формула, устанавливающая зависимость между давлением, молярным объёмом и абсолютной температурой реального газа при помощи коэффициентов Ван-дер-Ваальса.

, где a и b – постоянные Ван-дер-Ваальса

V – объем, [v] = м³

Т – температура, [T] = K

P – давление, [P] = Па

R – универсальная газовая постоянная, R = 8,31 Дж/моль ∙ К

Коэффициент эффекта Джоуля-Томсона

Где a и b – постоянные Ван-дер-Ваальса

Т – температура, [T] = K

P – давление, [P] = Па

R – универсальная газовая постоянная, R = 8,31 Дж/моль ∙ К

Схема установки

,

1 – трубка, 2 – пористая перегородка, 3 – теплоизоляционная защита, 4 – дифференциальная термопара, 6 – индикатор, 7а – индикатор, 7 – пульт, 8 – трубка из термостатического объема, 9 – змеевик, 10 – кран, 11 – манометр, 12 – редуктор, 13 – баллон.

Основне расчетные формулы

Коэффициент эффекта Джоуля-Томсона

Температура инверсии

Критическая температура

Постоянные a и b

Погрешности прямых измерений

∆T = 0,01 ^оС

∆P = 0,05 MПа

Погрешность косвенных измерений

lnµ = ln∆T + ln∆P^-1,

dlnµ = dln∆T + dln∆P^-1,

^,

^,

Таблица с результатами измерений и вычислений

Физическая величина	Т	Р	Т	m	a	b	Тинв	Ткр
Единицы измерений Номер опыта	оС	МПа	оС	10-5 оС/Па	Н∙М3/Моль	М3/Моль	К	К
		0,8	8,74	1,09	0,58	6,74
		0,7	7,63	1,09
		0,8	7,61	0,95
		0,7	6,65	0,95
		0,8	6,52	0,8
		0,7	5,7	0,8
	Комн.T	0,6	6,52	1,09
		0,5	5,41	1,09
		0,3	3,23	1,09

Таблица1 – результаты измерений и вычислений

Примеры вычислений

Исходные данные: R – универсальная постоянная, R = 8,31 Дж/Моль ∙ К

С_р – теплоемкость, С_р = 41 Дж/Моль ∙ К

Вычисления:

Графиеский материал

По графику определяем значение μ1,μ2,μ3:

µ1 = 1,093∙10^{-5 о}C/Па

µ2 = 0,938∙10^{-5 о}С/Па

µ3 = 0,83∙10^{-5 о}С/Па

Вывод

В ходе лабораторной работы было определено изменение температуры углекислого газа при протекании через малопроницаемую перегородку при разных начальных значениях давления и температуры, а также вычислены коэффициенты Ван-дер-Ваальса .

На основе сравнительной оценки можно сделать вывод о том, что такой метод вычисления коэффициента Ван-дер-Ваальса не точен.