Порядок выполнения работы. 1. Установить пробку крана К так, чтобы баллон Б, который находится под столом, сообщался с насосом Н (в положение I на рис

1. Установить пробку крана К так, чтобы баллон Б, который находится под столом, сообщался с насосом Н (в положение I на рис. 2).

2. Осторожно накачать воздух в баллон. Когда разность уровней жидкости в коленах манометра достигнет см, прекратить накачивание и повернуть пробку крана К в положение II, чтобы сосуд не сообщался с атмосферой. Пробка крана должна плотно прилегать к его стенкам и не давать утечки воздуха. Не забывайте об этом до конца эксперимента.

3. Через некоторое время, когда давление окончательно установится и разность уровней в манометре перестанет уменьшаться, измерить – разность уровней в левом и правом коленах манометра. Если насос Н протекает, или пробка крана не может быть закрыта очень плотно, то разность уровней будет постоянно уменьшаться. В этом случае следует подождать, когда достигнет выбранного значения, и сразу выполнить следующий пункт работы.

4. Вынуть пробку крана, давая воздуху в сосуде расшириться наружу. Разность уровней жидкостей в манометре резко уменьшится двумя, следующими друг за другом скачками. Как только при втором скачке уровни жидкостей станут одинаковыми, (h = 0) пробку следует немедленно и плотно вставить в кран К в положение II, закрывая баллон.

Об этом моменте выравнивания давления внутри и вне баллона можно судить и по прекращению звука издаваемого выходящим воздухом.

Перед дальнейшим выполнением работы несколько раз потренируйтесь в выполнении пунктов 1 – 4, чтобы научиться вставлять пробку быстро и в нужный момент.

5. После того, как баллон будет закрыт пробкой, уровни жидкости в манометре снова начнут расходиться. Следует подождать, когда давление окончательно установится и разность уровней в манометре перестанет увеличиваться. Затем записать установившуюся разность уровней воды в обоих коленах манометра.

6. Опыт повторить не менее N = 9 раз для разных значений начальной величины ,лежащих в пределах см.

Для каждого опыта вычислить по формуле (13), а затем определить среднее значение показателя адиабаты . Все измеренные и вычисленные величины заносить в таблицу 1.

Таблица 1

№ измерения			..….	N
, см
, см
=		=

7. Определить погрешность полученного значения показателя адиабаты .

8. По формуле (7) вычислить теоретическое значение показателя адиабаты , считая для воздуха i =5, и сравнить полученный результат с .

Контрольные вопросы

1. Сформулируйте I-е начало термодинамики и запишите его для идеального газа.

2. Какой газ можно считать идеальным? От каких термодинамических параметров зависит внутренняя энергия идеального газа и что она описывает?

3. Какие величины входят в уравнение состояния идеального газа? Каков его вид?

4. Дайте определение теплоемкости. Чем она отличается от молярной и от удельной теплоемкостей? Почему для разных процессов величина теплоемкости одной и той же система различна? Какие величины связывает уравнение Майера и как его получить?

5. Какой процесс называется адиабатическим? политропическим? Докажите, что изобарический, изотермический и изохорический процессы являются политропическими. Как на практике осуществить адиабатический процесс с газом?

6. Выведите уравнение Пуассона (5) для адиабатического процесса. Получите из него уравнение (6) с помощью уравнения состояния. Что такое показатель адиабаты?

7. Идеальный газ расширяется (сжимается) адиабатически (изобарически, изотермически). Что при этом происходит с давлением, объемом, температурой и внутренней энергией газа? Они увеличиваются, уменьшаются или не изменяются? Нарисуйте примерные графики этих процессов на диаграммах а) Т – р; б) Т – V; в) р – V.

8. Запишите выражение внутренней энергии, теплоемкостей и показателя адиабаты в молекулярно-кинетической теории. Как они зависят от числа степеней свободы i молекул газа?

9. Влажность воздуха в комнате начинает возрастать. Что при этом происходит с его плотностью и показателем адиабаты? Почему?

10. Какие процессы с воздухом в баллоне Б на рис. 2 происходят при выполнении работы: а) при накачивании воздуха? б) при открывании крана К? в) при его последующем закрывании? Почему именно эти процессы?

11. В какой момент следует плотно закрыть кран при выполнении работы? Почему давление воздуха в закрытом сосуде начинает снова возрастать до величины р₂? В какой момент и по какой причине этот рост давления прекращается? Почему давление р₂ не может возрастать до первоначальной величины р₁ ?

12. Почему экспериментально определяемая величина показателя меньше теоретической? Какой она должна быть согласно теории? Объясните причины расхождения.

Литература

1. Савельев И.В. Курс общей физики, 3-е изд. – М:Наука, 1986, Т. 1, параграфы 83, 86 –88.

2. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика.– М:Высшая школа, 1987, главы 12.1 – 12.3.