Определение отношения молярных теплоемкостей

Лабораторная  работа  №24

Определение отношения молярных теплоемкостей

Ср/Cv   воздуха методом адиабатного расширения

            Приборы и принадлежности: лабораторная установка, поршневой насос.

     Цель  работы: определение показателя адиабаты для воздуха.

                                                              1.Краткая теория

       Молярной теплоемкостью вещества  называется физическая величина, равная отношению количества  тепла dQ, которое нужно затратить для нагревания одного моля вещества, к изменению его температуры dT, которое при этом произошло: С=dQ/dT

       Величина молярной теплоемкости  зависит от условий, при которых  происходит передача тепла:    при постоянном давлении – C_p = dU/dT+dA/dT;  при постоянном объеме  -   C_v = dU/dT                                       Согласно уравнению Майера, Cp = Cv + R.

Так как  внутренняя энергия одного моля идеального газа     U=(i/2)RT ,то

C_V = dU/dT= iR/2  и      C_P =i/2R+R= (i+2)R/2    (1) 

2.Описание  экспериментальной  установки и метода измерения

  Установка для определения   Cp/Сv представляет собой стеклянный сосуд 1объемом V_c,закрытый пробкой 2, через которую пропущены 3 трубки(рисунок а ). Через трубку 3, которая тоже закрыта пробкой 7, сосуд может сообщаться с атмосферой, трубка 4 соединена с жидкостным  манометром 6, а трубка 5 – с воздушным насосом (на рисунке не показан). 

       а                                                                                                                                    б

В данной работе давление p₁и p₂ мало отличается от p₀, поэтому с достаточной точностью показатель адиабаты:

γ = (р₁ – р₀) /(р₁ – р₂) . Используя р = ρgh, получим:     γ = h₁/(h₁- h₂)         (2)                                                                                                 

3. Порядок выполнения  работы

1. Трубку 3 плотно закройте пробкой, откройте кран 8, к трубке 5 подсоедините насос.

 2. С помощью насоса создайте в сосуде избыточное давление в 20-30см.  водяного столба и перекройте кран.

3. Выждав 1-2 минуты, произведите отчет h₁ (разности уровней воды в трубках манометра в см).

 4. Откройте трубку 3 и быстро закройте ее пробкой когда давление в сосуде сравняется с атмосферным.

5. Через 1-2 минуты произведите отчет h₂.

6. Измерения повторите  пять раз, а их результаты занесите в таблицу. Рассчитайте величины   γ и <γ>. 

  7. Рассчитайте погрешности измерения γ. Определить абсолютную  погрешность измерения γ по формуле стандартной погрешности:          Δγ = (1/N)   

Контрольные вопросы

1.Какой  газ можно считать идеальным?

2.Какие  изопроцессы,  происходящие в  идеальном газе, Вы знаете? Запишите  их уравнения.

3.Как  связано число степеней свободы  молекул газа с его теплоемкостями Ср и Сv?

4.На основании измеренного γ для воздуха  сделайте заключение о строении молекул газов в его составе.