Вязкость водных растворов глицерина

[И.Т.Гороновский, Ю.М.Назаренко, Е.Ф.Некряч «Краткий справочник химика», Киев, 1974 г. C. 821.]

Относительная плотность 25/125 С	Весовой процент глицерина	Вязкость, мПа×с
		20°C	25°C	30°C
1,26201		1495,0	942,0	622,0
1,25945		1194,0	772,0	509,0
1,25685		971,0	627,0	423,0
1,25425		802,0	521,5	353,0
1,25165		659,0	434,0	295,8
1,24910		543,5	365,0	248,0
1,20925		61,8	45,72	34,81
1,12720		6,032	5,024	4,233
1,06115		2,089	1,805	1,586
1,02370		1,307	1,149	1,021

Лабораторная работа № 6

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОШЕНИЯ УДЕЛЬНЫХ ТЕПЛОЕМКОСТЕЙ ГАЗА МЕТОДОМ АДИАБАТИЧЕСКОГО РАСШИРЕНИЯ

(метод Клемана и Дезорма)

Приборы и принадлежности: закрытый стеклянный баллон, водяной манометр, осушитель, насос.

Теория метода и описание установки

Экспериментальная установка состоит из стеклянного баллона (рис.1), соединенного с манометром М и с насосом (на рис. не показан). Посредством крана С баллон А может быть соединен с атмосферой. Если при помощи насоса накачать в баллон некоторое количество воздуха, то давление и температура воздуха внутри баллона повысятся. Вследствие теплообмена воздуха с окружающей средой через некоторое время температура воздуха, находящегося в баллоне, сравняется с температурой внешней среды t₁. Давление, установившееся в баллоне,

p₁ = Н + h₁,

где Н – атмосферное давление, h₁ – добавочное давление, измеряемое разностью уровней жидкости в манометре.

Таким образом, состояние воздуха внутри баллона, которое назовем I состоянием, характеризуется параметрами

p₁ = Н + h₁; V₁ и t₁.

Если открыть на короткое время кран С, то воздух в баллоне будет расширяться. Этот процесс расширения можно считать адиабатическим. Давление в сосуде установится равным атмосферному Н, температура газа понизится до t₂, а объем будет равен V₂.

Следовательно, в конце адиабатического процесса, что назовем II состоянием, параметры будут:

Н; V₂ и t₂ < t₁.

Применяя к I и II состояниям уравнение адиабатического процесса (уравнение Пуассона)

, (1)

где , а С_р и С_V – удельные теплоемкости газа при постоянном давлении и объеме, соответственно, получим:

,

. (2)

Охладившийся при расширении воздух в баллоне через некоторое время вследствие теплообмена нагреется до температуры внешней среды t₁: давление возрастет до некоторой величины

p₂ = H + h₂,

где h₂ – новая разность уровней в манометре; объем воздуха не изменится и будет равен V₂.

Таким образом, это состояние воздуха, которое назовем III состоянием, характеризуется параметрами

p₂ = Н + h₂; V₂ и t₁.

Так как в I и III состояниях воздух имеет одну и ту же температуру (процесс изотермический), то применяем закон Бойля-Мариотта (pV = const):

,

. (3)

Возведя обе части уравнения (3) в степень g

(4)

и пользуясь выражением (2) и (4), получим:

.

Логарифмируя последнее выражение и решая относительно g, находим:

.

Так как давления H, H + h₁ и H + h₂ мало отличаются друг от друга, то разность логарифмов можно принять пропорциональными разностям самих давлений и приближенно положить

,

. (5)

Порядок выполнения работы

1. Убедившись в том, что кран С закрыт, осторожно с помощью насоса нагнетают воздух в баллон до тех пор, пока разность уровней жидкости в манометре не достигнет 20–25 см.

2. Когда давление в баллоне полностью установится, показателем чего служит прекращение колебаний уровней жидкости в коленах манометра, производят по шкале отсчет разностей уровней жидкости в манометре h₁.

3. Быстро открывают кран С и тотчас же (как только уровни жидкости в манометре сравняются) его закрывают. Когда давление окончательно установится, производят второй отсчет разностей уровней в манометре h₂. Опыт повторяют 10 раз.

4. Подставляя в формулу (5) значения h₁ и h₂, взятые из каждого отдельного опыта, вычисляют g₁, g₂, g₃ и т.д. Результаты измерений и вычислений заносят в таблицу.

№ опыта	h1, мм	h2, мм	g		Dg	, %

Контрольные вопросы

1. Что называется удельной теплоемкостью? Молярной теплоемкостью? Какова связь между ними?

2. Почему С_р > С_V?

3. Какие процессы имеют место в эксперименте?

4. Почему экспериментальные результаты систематически меньше теоретически вычисленной величины?

Литература

1. Савельев И.В. Курс физики. – М.: Наука, 1989. – Т.1, §§ 68, 69.

2. Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высшая школа, 1997. – §§ 53, 54, 55.

Лабораторная работа № 7