Результаты эксперимента и расчеты
ТАМБОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра физики
Отчет по лабораторной работе
«ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ АДИАБАТЫ ВОЗДУХА»
Выполнил: студент учебной группы
Проверил: профессор Гайнутдинов О.И.
Тамбов-2011
Задание
1. Определить показатель адиабаты воздуха методом Клемана-Дезорма.
2. Сравнить полученное значение показателя адиабаты с его теоретическим значением и сделать вывод о достоверности проделанной работы.
Приборы и принадлежности
Установка для определения показателя адиабаты воздуха с манометром и насосом.
Общие сведения
Адиабатическим называется процесс, совершаемый термодинамической системой, при котором отсутствует теплообмен между этой системой и внешней средой.
Уравнение, описывающее состояние системы в адиабатическом процессе, имеет вид:
, (1)
где 
и 
– давление и объем газа; 
– показатель адиабаты.
Показатель адиабаты – это коэффициент, численно равный отношению теплоемкостей газа при постоянном давлении 
и при постоянном объеме 
:
. (2)
Физический смысл его заключается в том, что он показывает, во сколько раз количество теплоты, необходимой для нагревания газа на 1 К в изобарическом процессе ( 
), больше количества теплоты, необходимой для той же цели в изохорическом процессе ( 
).
Для идеального газа показатель адиабаты определяется по формуле:
, (3)
где 
– число степеней свободы молекул газа.
Описание установки
Установка (рис. 1) для определения показателя адиабаты воздуха состоит из стеклянного сосуда 1, жидкостного манометра 2 и насоса 3, соединенных резиновыми и стеклянными трубками. Горловина сосуда закрыта пробкой с краном 4 для сообщения сосуда с атмосферой. Насос позволяет изменять давление в сосуде при закрытом кране, а манометр – измерять это изменение.
 |
Рис. 1
Теория метода
Все изменения состояния воздуха в процессе эксперимента качественно представлены на рис. 2.
 |
Рис. 2
Порядок выполнения работы
1. При закрытом кране насосом создать избыточное давление в сосуде (начальная разность уровней жидкости в манометре должна быть порядка 115…120 мм. вод. ст.).
2. Выждать, пока уровни жидкости в манометре перестанут изменять свое положение, и произвести отсчет их разности 
.
3. Открыть кран для выпуска воздуха и быстро его закрыть в момент первого пересечения уровнями жидкости их исходного положения (до накачки насосом).
4. Выждать, пока уровни жидкости в манометре перестанут изменять свое положение, и произвести отсчет их разности 
.
5. Эксперимент необходимо повторить не менее 5 раз, и полученные результаты занести в таблицу 1. (Внимание! Начальную разность уровней жидкости в манометре во всех случаях поддерживать приблизительно одинаковой.)
6. Вычислить оценку 
показателя адиабаты по формуле (4), использовав средние значения (< > и < >) разностей уровней жидкости в манометре.
7. Рассчитать погрешности измерения показателя адиабаты воздуха по формулам (5) и (6).
8. Сравнить полученный доверительный интервал значений показателя адиабаты с его теоретическим значением и сделать вывод о достоверности проделанной работы.
Расчетные формулы
1. Оценка показателя адиабаты:
(4)
2. В этой работе велика роль случайных погрешностей, поэтому приборными погрешностями, ввиду их относительной малости, следует пренебречь. Случайные погрешности рассчитываются по методу Стьюдента.
Полная относительная погрешность:
, (5)
где
, 
, 
.
3. Полная абсолютная погрешность:
. (6)
Полученный результат округляется и записывается в виде:
; 
; 
.
Результаты эксперимента и расчеты
Таблица 1
| № п/п | |||||
| , мм | |||||
| ,мм |
Окончательный результат