 |
|
Задание 1. Определение показателя адиабаты атмосферного воздуха
при быстром расширении
Для выполнения задания нужно осуществить в сосуде последовательно три состояния, описанные выше.
1. Чтобы получить первое состояние газа с повышенным давлением р1, закрывают кран K (см. рис. 5.1) и накачивают насосом воздух в баллон. Накачивание следует производить медленно, следя за тем, чтобы жидкость в U-образном манометре не поднималась выше красной отметки на его шкале.
2. Закончив накачивание, ожидают 2–3 минуты, пока температура в баллоне не сравняется с комнатной и разность уровней жидкости в обоих коленах манометра не установится постоянной. Отсчитывают разность H уровней жидкости в коленах манометра и записывают её значение в табл. 5.1.
Таблица 5.1
| № п/п | H | h | H – h | g |
3. Быстро открывают полностью кран K, устанавливая сообщение баллона с атмосферой, и сразу закрывают его. Часть воздуха из баллона выходит в комнату – идёт процесс расширения. Расширение быстрое, то есть практически адиабатическое. Газ в баллоне переходит в состояние 2 с пониженной температурой.
4. Выжидают 2–3 мин, пока температура воздуха в баллоне не сравняется с комнатной (состояние 3), о чем можно судить по тому, что разность уровней жидкости в коленах манометра перестаёт изменяться. Отсчитывают разность h в коленах манометра и заносят в таблицу.
5. Измерения по пп. 1–4 повторяют ещё 2 раза, меняя величину H.
Примечания. 1. Перед повторным накачиванием совсем не обязательно сбрасывать давление в баллоне до атмосферного.
2. Во время ожиданий можно (и даже нужно!) вычислять значения g.
Задание 2. Определение показателя адиабаты атмосферного воздуха
С учётом теплообмена
В этом случае, чтобы использовать уравнение (5.16) и график на рис. 5.2, нужно обеспечить одинаковые начальные условия: давление р1 и температуру Т1. Будем считать, что второе условие заведомо выполняется, а для выполнения первого условия следует накачивать воздух в баллон до одного и того же значения H. Достаточно приемлемые результаты получаются, если производить накачивание каждый раз с атмосферного давления, в медленном темпе, с одинаковым числом качков насоса.
1. Откройте кран K (см. рис. 5.1) и, выждав около минуты, закройте его.
2. Создайте в баллоне избыточное давление как в п.1 первого задания.
3. Дождитесь, пока температура в сосуде не сравняется с температурой в лаборатории. Определите по манометру величину H0 и запишите в табл. 5.2.
4. Откройте кран K одновременно с включением секундомера и через время t1 быстро закройте его. Значение времени t1 задаёт преподаватель.
5. Выждите, пока давление в баллоне не стабилизируется, определите по манометру величину h', запишите в табл. 5.2 в столбец с t = t1.
Таблица 5.2
| Параметры | Время расширения, с | |||||
| t1 | 2t1 | 3t1 | 4t1 | 5t1 | ||
| h' | h0 = | |||||
| lnh' | lnh0 = | |||||
| H0 » const | áH0ñ = |
6. Проведите аналогичные измерения по пп. 1–5, оставляя кран открытым в течение времени t = nt1, где п = 2, 3, 4, 5. Значения t, h', H0 записывайте в табл. 5.2.