Кафедра «Физика-2». Московский государственный университет

Московский государственный университет

Путей сообщения РФ (МИИТ)

Кафедра «Физика-2»

Группа УПП-141 К работе допущен____________________________

(Дата, подпись преподавателя)

Студент Щеглова Е.А. Работа выполнена____________________________

(ФИО студента) (Дата, подпись преподавателя)

Преподаватель Пыканов И.В. Отчёт принят________________________________ (Дата, подпись преподавателя)

ОТЧЁТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 11,

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОШЕНИЯ ТЕПЛОЕМКОСТЕЙ ГАЗА МЕТОДОМ КЛЕМАНА – ДЕЗОРМА.

(Название лабораторной работы)

Цель работы: Определение величины отношения теплоемкости воздуха при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме.

Кран

h

Насос Баллон Манометр

Рис.1Лабораторный стенд.

3. Основные теоретические положения к данной работе (основополагающие утверждения: формулы, схематические рисунки):

Первый закон термодинамики утверждает, что количество теплоты D Q, сообщенное газу, расходуется на изменение внутренней энергии газа D U и на работу А, совершаемую газом:

D Q =D U + A.

Теплоемкостью газа называется величина равная количеству теплоты, необходимой для нагревания данной массы газа на один кельвин.

С = lim D Q /D T = dQ / dT.

D T ®0

Теплоемкость единицы массы газа называется удельной теплоем-костью. Теплоемкость одного моля называется молярной теплоемкостью.

Приращение внутренней энергии идеального газаD U, при изменении температуры D Т, определяется выражением:

D U = m / m ´ i /2´ R D T,

где i - число степеней свободы, т.е. число независимых параметров определяющих положение и ориентацию молекулы в пространстве, m - молярная масса газа. Число степеней свободы можно вычислить по формуле

i = 3 N - К,

где N – количество атомов образующих молекулу, а К – число жестких связей между этими атомами.

При постоянном объеме А = 0. В этом случае D Q = D U. Теплоемкость газа при постоянном объеме

C _v= .

Работа газа при постоянном давлении

A = p ´ D V = m / m ´ R D T.

Таким образом, теплоемкость газа при постоянном давлении

C _p= m / m ´ (i /2 ´ R + R).

Отношение теплоемкостей для данной массы идеального газа зависит от числа атомов в молекуле и определяется числом степеней свободы.

g = C _p/ C _v= (i + 2) / i. (1)

Приведенная формула верна и для смеси идеальных газов с одинаковым числом степеней свободы.