«Определение отношения теплоемкостей газа при постоянном давлении и при постоянном объеме». Порядок выполнения работы

1. Соберите экспериментальную установку как показано на рис.1. К резервуару (1), стан­дартной пластмассовой бутылки объемом 1,5 л ¸ 2 л, герметично закрытой пробкой со штуце­ром (2), подсоединяются шлангом (3) датчик давления (4) и насос (5), в качестве которого используется “груша” от прибора для измерения артериального давления. Для обеспечения герметичности системы во время измерений кран насоса (6), перекрывается сразу после завершения накачки воздуха. Сброс воздуха производится через специальную трубку (7). Заметим, что пластмассовая бутылка, применяемая в опыте, должна быть хорошо высушена, т. к. пары воды вносят погреш­ность в измерения показателя адиабаты для воздуха.

В лабораторной работе использован датчик давления, измеряющий избыточное давление D р, рассчитанный на максимальное избыточное давление 0,5 атмосферы (50 кПа). Накачку следует производить до D р» 0,2 ¸ 0,3атм (или 20 ¸ 30 кПа). Отметим, что к измеряемому значению D р необходимо каждый раз добавлять р _А – атмосферное давление в комнате, поскольку в расчетную фор­мулу входят р ₁ = D р ₁ + р _А, р ₂ = D р ₂ + р _А и р ₃ = D р ₃ + р _А – см. п.9.

2. Подключите измерительный блок L -микро к разъему последовательного порта компьюте­ра и к сети (220 В, 50 Гц). Датчик давления включите в разъем первого канала измерительного бло­ка (рис.3). Включите тумблер питания измерительного блока.

3. Запустите программу L-рhуs.ехе, выберите пункт меню «СПИСОК РАБОТ» и в появившемся на экране списке выберите лабораторную работу «Определение отношения теплоемкостей газа при постоянном давлении и при постоянном объеме».

4. Зажмите пальцами трубку для сброса воздуха (7 на рис. 1) и накачайте воз­дух в резервуар до избыточного давления D р ₁» 20 ¸ 30 кПа, после чего отсеките насос от резервуара с помощью крана. Включите режим измерений. Для этого выберите пункт меню «ЗАПУСК» и про­контролируйте постоянство давления в системе (наличие теплового равновесия с окружающей сре­дой и отсутствие утечек). Если в течении трех минут давление в резервуаре не изменяется, мож­но переходить к проведению из­мерений.

5. Откройте и быстро за­кройте трубку (7), которую Вы удерживаете пальцами. Давле­ние при этом упадет до некоторого уровня. На экране после хорошо видимого сброса давления начнется почти горизонтальный участок изохорного роста давления, возникающий из-за нагревания замкнутого сосуда с газом и соответствующий отрезку 2 ¸ 3 на диаграмме рис. 1. Примерно через одну минуту рост давления приостановится, и давление станет постоянным, Это будет хорошо видно по цифровому индикатору давления в верхней части экрана. Как только рост давления прекратится, необходимо остановить запись данных. Для этого еще раз выберите пункт меню «ЗАПУСК».

6. Двигая курсор (вертикальную линию) по записанной кривой, выпишите в таблицу 1 значения исходного избыточного давления D р ₁, минимального избыточного давления D р ₂ и установившегося избыточного давления D р ₃.

7. Повторите цикл измерений. Для этого выберите пункт меню «ЗАПУСК» и выполните дей­ствия, описанные в п.п. 5,6. Используйте установившееся избыточное давление D р ₃ предыдущего опыта в качест­ве стартового D р ₁ нового измерительного цикла. В дальнейшем измерения можно начинать как с ус­тановившегося давления предыдущего цикла, если оно не слишком мало, так и снова накачивая резервуар. Всего следует провести 10 измерений. Для завершения работы с программой выберите пункт меню «ВЫХОД».

9. По барометру, имеющемуся в лаборатории, определите величину атмосферного давления; полученное значение р _А запишите в таблицу 1. При переводе миллиметров ртутного столба в паскали следует помнить, что 1 мм рт. ст. = 133 Па.

8. Обработку результатов необходимо проводить по расчетной формуле (22). Результаты вы­числения давлений р ₁, р ₂ и р ₃, а также – показателя адиабаты g, полученные в каждом цикле измерений, запишите в таблицу 2.

9. Постройте график зависимости значений показателя адиабаты g от на­чальных значений избыточного давления D р ₁. Проведите прямую линию, наилучшим образом соответ­ствующую экспериментальным данным.

Поскольку g – коэффициент, не зависящий от параметров состояния (p, V, T), то в идеальном случае графиком должна являться прямая линия, параллельная оси абсцисс. Однако на практике такая прямая может иметь небольшой наклон. Это объясня­ется тем, что с изменением начального давления D р ₁ несколько меняются условия адиабатности процесса выпуска газа.

Таблица 1

Измеряемые величины	Номер опыта
D р 1
D р 2
D р 3
р А

Таблица 2

Расчётные величины	Номер опыта
р 1
р 2
р 3
g

ВНИМАНИЕ:

1. Включать в сеть измерительный блок L -микро можно только после его подключения к разъему последовательного порта компьютера.

2. Не следует накачивать газ в сосуд до избыточного давления больше 0,3 ¸ 0,5атм (то есть – нельзя выходить за рамки шкалы на экране компьютера). Это может привести к поломке насоса датчика давления, разрыву соединений трубок.