Порядок выполнения работы
-
Закройте кран 4.
-
Накачайте в балон воздух так, чтобы разность уровней жидкости в манометре достигла 30 см. (от –15 до 15). Прекратив качать, сразу же запишите разность уровней , до которой был накачен воздух. (Это исходное состояние I).
-
Когда давление в замкнутом объёме окончательно установится, запишите установившуюся разность уровней . (Это состояние II, процесс изохорического охлаждения).
-
Кратковременно откройте кран (порядка двух секунд), считая что давление за это время успевает уравновеситься с атмосферным и сразу же закройте его. (состояние III адиабатическое расширение).
-
Давление в замкнутом объеме начнёт расти; когда оно установится запишите новую установившуюся разность уровней. (Изохорическое нагревание до состояния IV).
-
Снова откройте кран (исходное состояние) и через 4-5 минут повторите эксперимент.
-
Измерения по пунктам 2-6 проведите 5 раз; особое внимание обратите на то, чтобы разность уровней при накачивании во всех пяти опытах была одинаковой. Результаты опытов занесите в таблицу №1. Определите комнатную температуру воздуха и атмосферное давление. Эти данные в единицах СИ занесите в таблицу № 2.
Обработка результатов
-
По формулам (9) и (10) вычислите изменение энтропии для каждого опыта.
-
Рассчитайте средние значения и как среднее арифметическое.
Таблица № 1
Номер опыта |
Разность уровней жидкости в коленах манометра, м |
Изменение энтропии, Дж/к |
|||||
При охлаждении |
При нагревании |
||||||
|
|
|
|
||||
1 |
30 |
16 |
3 |
-124.91 |
|
|
|
2 |
30 |
14.5 |
2.5 |
-133.98 |
|
|
|
3 |
30 |
17 |
2.5 |
-118.33 |
|
|
|
4 |
30 |
18 |
3 |
-111.35 |
|
|
|
5 |
30 |
18 |
2.5 |
-111.35 |
|
|
|
Таблица № 2
Атмосферное давление , Па |
Объём воздуха , м |
Комнатная температура , к |
Ускорение свободного падения , м/с |
Плотность манометрической жидкости , кг/м |
105 |
10 |
22 |
9.8 |
10 |
Контрольные вопросы
-
Какие процессы называют обратимыми и необратимыми?
-
Что такое энтропия? Какова связь между энтропией и вероятностью состояния?
-
Как изменяется энтропия в обратимых и необратимых процессах?
-
Сформулируйте второе начало термодинамики. В чём заключается статический смысл второго начала термодинамики?
-
Что называется приведённым количеством теплоты?
-
Почему при выполнении работы разность уровней при накачивании воздуха в сосуд во всех пяти опытах должна быть одинаковой?
-
В проведенном эксперименте система приведена в исходное состояние. Судя по измерению энтропии, сделайте заключения, каковы были термодинамические процессы – обратимыми или необратимыми?
-
Обратим ли термодинамический переход из состояния I в состояние II? Из состояния III в состояние IV?