- •Лабораторная работа № 1 измерение коэффициента теплопроводности воздуха методом нагретой нити
- •1. Краткая теория и методика выполнения работы
- •2. Описание экспериментальной установки
- •3. Выполнение упражнений и обработка результатов измерений
- •4. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2 измерение удельной теплоёмкости воздуха при постоянном давлении
- •1. Краткая теория и методика выполнения работы
- •2. Описание экспериментальной установки
- •3. Выполнение упражнений и обработка результатов измерений
- •4. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 3 определение молярной массы и плотности воздуха методом откачки
- •1. Краткая теория и методика выполнения работы
- •2. Описание экспериментальной установки
- •3. Выполнение упражнений и обработка результатов измерений
- •4. Контрольные вопросы
4. Контрольные вопросы
Что называют числом степеней свободы тела?
Сколько и какие степени свободы имеют одно-, двух-, трех-, четырехатомные молекулы?
Какой газ называют идеальным?
Что такое внутренняя энергия идеального газа и как она зависит от числа степеней свободы молекул, составляющих газ?
В чем заключается различие понятий внутренней энергии, теплоты и работы?
Сформулируйте первой начало термодинамики. Содержит ли первый закон термодинамики возможность построения вечного двигателя? Ответ поясните.
Дайте определение изохорному и изобарному процессам. Изобразите графические зависимости между термодинамическими параметрами для этих процессов.
Что такое теплоемкость? Как она зависит от способа нагревания газа?
Выведите формулы для определения молярной теплоемкости при изохорном и изобарном процессах.
10. Дайте определение молярной и удельной теплоемкостям, укажите связь между ними.
11. Объясните методику измерения теплоемкости воздуха при постоянном давлении методом протока.
Лабораторная работа № 3 определение молярной массы и плотности воздуха методом откачки
Цель работы: с помощью метода откачки экспериментально определить молярную массу и плотность воздуха.
Оборудование: экспериментальная установка ФТП1-12.
1. Краткая теория и методика выполнения работы
Опытным путем французским ученым Б. П. Э. Клапейроном в 1834 г. было установлено, что при комнатной температуре и атмосферном давлении параметры состояния газов (,,) довольно хорошо подчиняются уравнению:
, (3.1)
где – константа, пропорциональная массе газа. Причем, чем меньше плотность газа, тем точнее выполняется это уравнение.
У разреженных газов молекулы практически не взаимодействуют между собой. Газ, молекулы которого считают материальными точками и пренебрегают взаимодействием между ними силами притяжения и отталкивания, называют идеальным газом. Такой газ строго подчиняется уравнению (3.1), которое называется уравнением состояния идеального газа.
Согласно закону Авогадро при нормальных условиях (0С, =1 атм.) моль любого газа занимает один и тот же объем – 22,4 литра. Один моль газа – это такое количество газа, в котором содержится столько же структурных единиц (атомов, молекул), сколько атомов содержится в изотопе углеродамассой 0,012 кг. Следовательно, когда количество газа равно 1 моль, константав уравнении (3.1) будет одинаковой для всех газов. Эту константу обозначают черези называют универсальной газовой постоянной. Запишем уравнение состояния идеального газа следующим образом:
, (3.2)
где – объем 1 моля газа.
Из закона Авогадро можно определить значение универсальной газовой постоянной:
. (3.3)
Для произвольной массы газа уравнение состояния записывается в виде:
, (3.4)
где – объем газа массой,– молярная масса газа (масса 1 моля газа),– число молей газа. Это уравнение называется уравнением Менделеева–Клапейрона.
Уравнение состояния идеального газа можно также представить в виде:
, (3.5)
где – концентрация молекул газа,– число молекул газа, находящихся в объеме,– постоянная Больцмана,– число молекул в 1 моле газа (число Авогадро).
Отношение массы газа к занимаемому им объему определяет его плотность: . Из формулы (3.4) плотность идеального газа можно выразить так:
. (3.6)