Физика молекулярная. Методические указания к лабораторным работам для студентов инженерных специальностей
 Скачать 0.62 Mb.
|
Описание установки и метода измеренийВеличина  определяется с помощью прибора Клемана-Дезорма, состоящего из теплоизолированного стеклянного баллона А значительной емкости с воздухом, насоса Камовского К и манометра М.В баллон при закрытом кране Д (рис. 4) накачивается воздух при помощи насоса Комовского. Давление воздуха в баллоне повышается и становится равным:  (8)где  - избыток давления воздуха в баллоне над атмосферным давлением  ; величина измеряется манометром  . Рис. 4. Расположение используемых приборов На короткое время кран Д открывают, чтобы давление в баллоне сравнялось с атмосферным  , после чего кран Д закрывают. Пусть масса воздуха после накачивания насосом в сосуд объемом  равна  . При открывании крана часть воздуха выходит. Обозначим массу вышедшего воздуха через , когда масса оставшегося воздуха будет равна  Масса воздуха , которая заключается в объеме , занимала перед открытием крана. Так как процесс кратковременный и заметного теплообмена между воздухом в баллоне и окружающей средой нет, то его можно считать адиабатическим. Согласно уравнению Пуассона (для массы газа, равной ,) получим: (10)Вследствие адиабатического расширения газа его температура через небольшой промежуток времени станет равной комнатной. При этом давление газа поднимается до величины:  (11)Начальное и конечное состояние газа наблюдаются при одинаковой температуре. Поэтому на основании закона Бойля-Мариотта получим следующее уравнение:  (12)Решая уравнение (10) и (12) относительно  , получим (13)При малых изменениях давлений разности их логарифмов будут пропорциональны разностям самих давлений, поэтому можно с достаточной точностью записать:  (14)Если давление измеряется жидкостным манометром, то его отсчет выражает собой избыточное давление в сосуде по сравнению с атмосферным. Обозначив отсчеты по манометру до и после расширения газа соответственно  и  , можно записать: где  плотность жидкости;  - ускорение силы тяжести. Учитывая эти равенства, можно придать формуле (14) удобный для расчета вид: (15)Порядок выполнения работы1. Открыть кран и осторожно нагнетать насосом воздух в сосуд до тех пор, пока разность уровней жидкости в манометре не достигнет примерно 10...15 см. Выждав 2...3 минуты (время выравнивания температур), пока не установится постоянное давление  , записать разность уровней , в правом и левом колене манометра.2. Быстро открыть кран на такое время, чтобы уровни в манометре выровнялись, и сразу снова закрыть кран. Выждать 2...3 минуты, пока не установится постоянное давление , записать второй отсчет разности уровней  .3. Опыт произвести не менее 5-7 раз, вычисляя по каждой паре отсчетов соответствующее значение по формуле (15).4. Результаты измерений и вычислений записать в табл. 3. 5. Вычисление погрешности произвести по общим правилам. 6. Окончательный результат измерения записать в следующем виде:  |