Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Ольвовская М.Б. Основы механики и строения вещества учеб. пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

23.10.2023

Размер:

2.79 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 118 9 10 11 > Следующая >>>

Р а б о г а 9 . ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУШНЫМ ТЕРМОМЕТРОМ

Приборы и материалы: воздушный термометр, металлический сосуд, электрическая плитка

I . Теоретическая часть

Для измерения температуры может быть использовано изменение любого свойства тел с изменением температуры (изменение линейных размеров, электропроводности и т .д .) .

При градуировке ртутного термометра предполагается, что обвей ртути изменяется линейно с изменением темпера туры, Если взять другое термометрическое тело, то шкала термометра при той же градуировке в области средних тем ператур несколько разойдется со шкалой ртутного термомет р а.

В газовых термометрах для определения температуры измеряется изменение давления газа при постоянном объеме.

	По закону Шарля при нагревании газа при постоянном
объеме		имеем		Р = Р		/			и
или				і	о	( J +oltt)			и
или				p l =					И	р г = р о ОСТг °
Разделив одно уравнение на другое,										получим
где						TJ10	газа'	,
где	Т і	И	Тл	~ давления7Г			газа'	,
	р і	и	р я	-	соответствующие				температуры его в
					абсолютной шкале.

Таким образом, между давлением газа и температурой при постоянном объеме имеет место линейная завиоимооть.

Строго говоря, указанное соотношение справедливо только для идеальных газов.

П. Описание аппаратуры и метода измерений

Вданной работе используется воздушный термометр.

Уотройотво газового термометра показано на рис, I .

Рио, I

Главной частью газового термометра является стеклянная колба А , наполненная каким-либо газом (в нашей работе - * воздухом), соединенная о ртутным манометром, у которого од на трубка (Е) сделана подвижной.

Колба А помещается в пространство, температура которо го T j измеряется.

Подвижная трубка манометра Е открыта и сообщается о атмосферой.

Поднимая и опуская подвижную трубку манометра, можно вое время поддерживать уровень ртути в трубке В постоянным (на метке С ) . Следовательно, можно при всех условиях сох ранять постоянным объем газа , заключенного в баллоне А.

Разиооть уровней1 в трубках манометра В и Е равна раз ности атмосферного давления и давления ваза в баллоне А,

Величина давления газа в баллоне А определяется как

где Н		-	р	=	H ± k	,
			атмосферное		давление (определяется по барометру)
и	к.	-	разность	уровней		ртути в трубках В и Е .

■ Измерив давление р при двух значениях температуры среды, в которую помещается баллон А , найдем и .р а , соответствующие температурам T j и Т^.

Если одна из этих температур, например, Tg - темпера тура паров кипящей воды, извеотна, то легко определить вторую, например, температуру комнаты т£,иэ соотношения:

~ Т ^ ~	~Ф ~	; откуда	-	I	-	Щ -
'і	Гі	; откуда	-		-	гг

Ш. Порядок выполнения работы

I . Поместив баллон А в комнате и перемещая трубку ма нометра Е , устанавливают уровень в трубке манометра В на метку С . После зтого измеряют давление воздуха в баллоне А для чего отмечают положение вершин маниоков ртути в сруб ках В и £ по зеркальной шкале с точностью до миллиметра.

( При оточетѳ во ивбежаниѳ параллакса глаз нужно распола гать так, чтобы вершина ртутного мениока покрывала овое изображение в зеркальной шкале).

2« Помещают баллон А в нагреватель с водой и включают

электричеокую плитку. При нагревании воздух в баллоне А будет расширяться, а ртуть в трубке манометра В - опускать ся .

Перемещая трубку Е , все время регулируют уровень рту ти в трубке В около нуля. Когда вода в нагревателе заки пит и уровень ртути в манометре перестанет перемещаться, окончательно устанавливают уровень ртути в трубке В на нулевую точку, отмечаю', высоту менисков ртути в трубках В и Е по зеркальной шкале и определяют давление воздуха в баллоне А при температуре кипения воды.

Данные		записывают	в табл.	I .	Атмоо-			Таблица I
Тепло	Уровни ртути в Разность				Атмоо-			Давление
Тепло	манометре		уровней		ферноѳ			в балло
вое			k		давле		ьН	не
состоя	в труо- в труо-				давле		ьН	не	*Р
состоя	в труо- в труо-				ние			Р	*Р
ние	ке В	ке Е		bh	<*
До на				bh	Н
грева
ния
После
нагре
вания	Вычислить искомую температуру					комнаты по формуле:
3 .	Вычислить искомую температуру					комнаты по формуле:
Іл						воды при данном
где гр Ö - температураТ Г I*-паровТ #кипящей-						воды при данном
	атмосферном давлении			(находим			по таблицам),

р- давление газа в баллоне А при комнатной температуре и

рг - давление газа в баллоне А при температуре кипения воды.

В этой работе допускается ошибке, которая происходит

за счет того, что воздух, находящийся в ооѳдинительной

трубке^ не будет иметь температуру паров кипящей воды.

Для исключения этой ошибки в расчетную фориулу вводим

коэффициент К		» 0 ,9 7 .	Г # =	« 9 ? Т * ' ^
Тогда	Т	/ ~ к
„ 4 . Вычислить погрешность.				измерения.
IV .	Содержание		отчета	J

Отчет о работе должен включать

1. Описание устройства газового термометра.

2 . Результаты наблюдений, сведенные в таблицу.

3 . Вычисление искомой температуры комнаты.

4 . Вычисление погрешности результата.

5 . Найденное значение температуры.

V , Контрольные вопросы

1 . Объясните построение абсолютной или херыодинами» чѳокой температурной шкалы,

2 . Как уменьшить ошибку при измерении температуры воздушным термометром?

3 . В закон Шарля входит величина оС , Обьяонитѳ ее физический омыол.

Л и т е р а т у р а

Фриш С .З ., Тиморева А .в , "Курс общей физики", т . I .

Путилов К .А . "Курс физики", х . І .

Р а б о т а ІО . ИЗМЕРЕНИЕ ОТНОШЕНИЯ ТЕПЛОЕМКОСТЕЙ

ГАЗОВ &

<-ѵ

Приборы и материалы: закрытый стеклянный баллон о краном, манометр, поршневой насос.

I , Введение

Удельной теплоемкостью С какого-либо вещества назы вается физическая величина, численно равная количеству

теплоты, которое	надо	сообщить единице наосы этого вещест
в а , чтобы поднять	его	температуру на 1 °.

Размерность удельной теплоемкости - выраясаетоя к ал /'& гр ад , или ккал /ке,град ., а в оистеме СИ дя/кг.град; I кал/ 2.град > 4-190 дж/кЗ .гр ад . t

Молекулярной теплоемкоотыо С какого-либо вѳщеотва называется физическая величина, численно равная количеотву теплоты, которое надо сообщить "одной грамм-молекула это го вещества, чтобы поднять его температуру на 1°

Размерность молекулярной теплоемкости выражается кал/моль.град, а в системе СИ - дж/к.ноль.град.

Между молекулярной и удельной теплоемкостями, очевид н о , имеет место соотношение:

С - (*С- I

где d - молекулярная теплоемкооть,

С- удельная теплоемкость,

ці- молекулярный вес данного вещества.

Газы имеют различную теплоемкость в зависимости от того, при каких условиях происходит их нагревание. Практи чески особое значение для газов имеют две тѳплоѳмкооти: Теплоемкооть при постоянном давлении Ср (или С р ) и теп лоемкость прм постоянном объеме С^(или <2Т ) , Так, например^ воли в закрытом оооудѳ происходит нагревание какого-либо


газа в количестве одной	грамм-молекулы на І ° С , го количест
во теплоты, затраченное	на нагревание га за , дает нам моле-
кулярную теплоемкооть его при постоянном объеме, т .е .		Су.
		на	і °
Если тот же газ в том кѳ количестве нагревается

так, что остаетоя постоянным его давление (допустим, что газ находится в цилиндре с поршнем, который будет под

ниматься	при нагревании га за ), то количество теплоты,					зат
раченное	в этом случае на нагревание	гёза , дастС нам			моле
кулярную теплоемкооть при постоянном		давлении	р	.	И	в
первом, и во втором случае газ нагрелся на 1 °,			т .е ,		сред

няя кинетическая энергия его молекул увеличилась одинаково. Но во втором случае газ совершил работу (поднял поршень цилиндра) за счет теплоты, полученной извне.

Поэтому при нагревании газа при постоянном объеме вое сообщаемое ему извне тепло идет только на увеличение внут ренней энергии газа ; при нагревании газа при поогоянном давлении сообщаемое ему извне тепло идет на увеличение внутренней энергии газа и на совершение внешней работы.

О сюда Ср будет всегда больше С у и отношение

С у )Определить на	опыте теплоемкость газов				(в особенности
-редставдяет	большие■		затруднения. Зато		легко поддается
измерению отношение	§£■	,	если	использовать	так называемые
изотермический и „адиабатический				процессы расширения га за .

^-^термическим процессом называется процесо, происхо

дящий при постоянной температуре.	При ивотермичеоком процес
се расширения воя сообщаемая rasy	извне тепло*а идет на со
вершение работы расширения га за ,	причем	внутренняя анергия
газа остаетоя неизменной. Наоборот, для		того, чтобы сжатие

газа могло		происходить	изотермически, т .е . чтобы внутренняя
анергия	его	оотавалаоь		неизменной (температура - постоянной
от него	надо непрерывно			отбирать теплоту.

Изотермичѳокий процеоо возможен только при идеально

хорошем обмене теплом между газом и окружающими его телами. Практически можно приблизиться к изотермическому процеосу, заставляя протекать его настолькомедленно, чтобы темпера тура газа все время успевала бы выравниваться с температу рой окружающих тел.

При изотермическом процессе изменение состояния тела подчиняется закону Бойля-Мариотта:

р У — C ß n it

Адиабатическим процессом называется процѳос, происхо дящий без теплообмена с окружающей средой. Он возможен только при идеальной тепловой изоляции. Всякое изменение состояния газа связано в этом случае с изменением внутрен ней энергии газа , т .е . оно сопровождаемся переменой его температуры. Так, при адиабатическом сжатии газа его тем пература повышается за счет работы, совершаемой внешними силами, при адиабатическом расширении она понижается, так как работа расширения происходит за счет внутренней энѳрг» га за .

Практически адиабатический процесс можно осуществить, производя быстрое сжатие при расширении газа , ибо за. ко роткий промежуток времени не успевает произойти тепловой обмен между газом и окружающей средой.

При адиабатическом процессе изменение состояния газа подчиняется формуле Пуасоона:

w	= Cornt j	(2)
	Q .
	f - t
	П. Описание аппаратуры и метода измерений
ния	Задачей настоящей работы является определение отноше
	для воздуха. В основе предлагаемого метода	лежит

использование изотермического и адиабатического процессов. Прибор, применяемый в настоящей работе, представлен на

K H Q C O C y

рис.	I .			соединенном с водяным манометром,					при
	В сосуде А ,
открытом		кране В .		воздух находится при комнатной темпера
туре	под	атмосферным давлением			p t	.	Объем единицы маосв
газа	-удельный объем, соответствующий этим уоловиям,
обозначим		через		.		сосуде будем прѳдотав-
	Изменение		состояния воздуха в
іять	графически		в	виде зависимости		р	от	V .

Допустим, начальному состоянию газа ооотвествуѳт точ ка I (рис. 2 ) .

Если эакрыть кран В и накачать в		оооуд А некоторое ко
личество воздуха, то давление	увеличится		до	р4 ,	а удельный
объем воздуха уменьшится до V	(точка	2	на	рис.	2 ) .

*90

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 118 9 10 11 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ