Прибор, применяемый в этой работе, представляет собой стеклянный баллон (рис.1), наполненный воздухом и плотно закрытый пробкой. Баллон берётся на столько большим (20 л), чтобы можно было пренебречь изменением объёма газа в коленах манометра. Сквозь пробку проходят три трубки: одна из них соединена с жидкостным манометром, вторая и третья, имеющие краны К и К соответственно соединены с насосом и с окружающем пространством
Отверстия крана и трубки для выпускания сжатого воздуха должны быть большими для того, чтобы воздух выпускался за очень короткое время, т.к. в противном случае процесс нельзя считать адиабатическим.
Выделим мысленно внутри баллона некоторую массу газа, на рис.1 она отмечена штриховкой. Изменением состояния этой массы газа и будем
в дальнейшем интересоваться. Параметры рассматриваемой массы в этом состоянии (V P T ). Накачаем при помощи насоса в баллон небольшое количество воздуха, после чего закроем кран K . Манометр покажет давление, но через некоторое время температура его выравнивается с температурой комнаты. Обозначим разность уровней жидкости в коленах манометра, установившуюся к этому моменту через h . Параметры рассматриваемой нами массы воздуха m в этом состоянии будут иметь значения:
|
|
V ; P + ah ; T
Где P - атмосферное давление,
a - коэффициент для перевода из мм водяного столба в Паскали.
T0 - комнатная температура по шкале Кельвина
Если открыть на некоторое время кран К , то из баллона часть воздуха быстро выходит наружу. Рассматриваемая нами масса газа m расширяется адиабатно; давление упадёт до атмосферного P , объём увеличится до первоначального V , а температура понизится до Т .
Запишем параметры газа в этом новом состоянии
V ; P ; T ;
Охлаждённый воздух, находящийся в баллоне, начнёт нагреваться, через некоторое время температура его вновь сделается равной температуре Т комнаты. Во время этого нагревания давление внутри баллона увеличивается, объём рассматриваемой мас-
сы воздуха меняться не будет (краны К и К закрыты). Когда этот процесс закончится, рассматриваемая масса газа будет иметь параметры:
V ; Р + ah ; T .
Где h - разность уровней жидкостей в манометре к моменту окончания процесса.