Выполнение работы.

1. Накачивают в баллон воздух до тех пор, пока разность уравнений воды в манометре не будет равна 25-30 см. и закрывают кран.

2. Оставляют сосуд на 2-3 мин., пока температура воздуха внутри баллона станет равной температуре окружающей среды, после отсчитывают показания манометра h₁.

3. Открывают на мгновение кран К и тем самым соединяют баллон с атмосферой. Воздух в баллоне адиабатически расширяется, давление в нем становится равным атмосферному. Температура ниже температуры окружающей среды.

4. Закрыв кран и подождав 2-3 мин., пока температура воздуха в баллоне снова не станет равной температуре наружного воздуха, вновь отсчитывают показания манометра h₂.

5. Опыт проводят 10-15 раз при различных показаниях манометра h1 и h2, занеся последние в таблицу.

№ опыта

h1 (мм)

h2 (мм)

γср

4. вычисляют среднюю абсолютную ошибку в определении.

Контрольные вопросы.

1. Можно ли пользоваться первоначально разряжением воздуха в баллон вместо сжатия?

1. Какое влияние окажет на результат запаздывание при закрытии крана?

2. Каково теоретические значение отношения для воздуха?

3. В чем трудности непосредственного определения удельных теплоемкостей Ср и Cv?

Литература

И.В. Савельев. Курс общей физики. Т. 1.

С.Э. Фрищ. Курс общей физики. Т. 1.

Лабораторная работа № 8

Измерение влажности воздуха.

Цель работы:

1. Освоить методы измерения влажности воздуха.

2. Изучить приборы, предназначенные для измерения относительной влажности воздуха.

3. Измерить Относительную влажность воздуха.

Приборы и принадлежности: конденсационный гальванометр, волосные метры, аспирационный психрометр, барометр, эфир.

Краткая теория.

В окружающем нас воздухе всегда находится некоторое количество водяного пара, который получается путем испарения воды, водяной пар, как и любой другой пар, может быть насыщенным и ненасыщенным.

Ненасыщенный пар - это то, что мы называем газом. В обычных условиях ненасыщенный пар можно считать идеальным газом, т. е. подчиняющимся законам Бойля-Мариотта, Гей-Люссака, и Шарля.

Насыщенный пар - это пар находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью. Насыщенный пар не подчиняется вышеназванным законам. Однако, параметры состояния как ненасыщенного, так и насыщенного связаны уравнением Менделеева-Клапейрона:

(1)

Где Р, V, m, μ, Т, - давление, объем, масса, молярная масса и температура пара. R - универсальная газовая постоянная, равная 8,31 Дж/(Моль*К).

При определенном давлении и температуре насыщенный пар может перейти в

насыщенный. Покажем это на диаграмме P-V (рис. 1).

На рис. 1 изображена изотерма, то есть зависимость давления пара от его объема при постоянной температуре. Каждая точка этой кривой соответствует вполне определенному соответствию пара.

Пусть точка А соответствует начальному состоянию ненасыщенного пара с параметрами Т_о, V_o, и Т_о - все время остается постоянной. При изотермическом сжатии давление пара возрастает в соответствии с законом Бойля-Мариотта:

PV=const.

Этому процессу соответствует участок АВ изотермы рис. 1. Когда объем пара станет равным V, а давление P₁, что соответствует В, появляются первые капли жидкости. Это значит начало конденсации пара. При дальнейшем уменьшении объема давление ненасыщенного пара остается неизменным и равным Р₁. Таким образом, количество жидкости увеличивается, а количество ненасыщенного пара уменьшается, причем давление ненасыщенного пара остается неизменным. Отсюда одно из существенных свойств насыщенного пара: давление насыщенного пара не зависит от объема, а зависит только от температуры. Причем, с повышением температуры давление ненасыщенного пара увеличивается. Это обстоятельство позволяет составить таблицы давления (или, как говориться, для водяного пара - упругости) насыщенных паров от температуры.

В точке С пар превращается в жидкость. Ненасыщенный пар можно перевести в состояние насыщения изобарически, т. е. При постоянном давлении путем понижения температуры пара.

На рис. 2 изображена диаграмма состояния водяного пара в координатах Р - Т. Кривая КМ представляет собой зависимость давления насыщенного пара рт температуры (фазовая диаграмма). Точка М соответствует состоянию термодинамического равновесия системы лед - вода - насыщенный пар. Это так называемая тройная точка воды. Точка к соответствует критическому состоянию, т. е. Такому состоянию, когда между водой и насыщенным паром нет границы раздела. Все точки левее кривой МК соответствуют жидкому состоянию, а точки кривой КМ соответствуют фазовому равновесию водо-насыщенный пар.

Пусть точка А соответствует начальному состоянию ненасыщенного пара. Начнем охлаждать пар при постоянном давлении (изобарически). При некоторой температуре Т, изобара пересечет кривую МК в точке Д. А так как точка Д принадлежит кривой Мк, то ненасыщенный пар перейдет в пар насыщенный, появится капля воды.

Температура при которой ненасыщенный пар превращается в насыщенный, называется точкой росы. Начиная с этой температуры происходит конденсация водяного пара.

Водяной пар в воздухе, в общем случае, является ненасыщенным. Однако , при резком понижении температуры, когда атмосферное давление не успевает заметно измениться, пониженная температура может оказаться точкой росы. Появляется туман или роса.