Задание 1. Определение показателя адиабаты атмосферного воздуха

при быстром расширении

Для выполнения задания нужно осуществить в сосуде последовательно три состояния, описанные выше.

1. Чтобы получить первое состояние газа с повышенным давлением р₁, закрывают кран K (см. рис. 5.1) и накачивают насосом воздух в баллон. Накачивание следует производить медленно, следя за тем, чтобы жидкость в U-образном манометре не поднималась выше красной отметки на его шкале.

2. Закончив накачивание, ожидают 2–3 минуты, пока температура в баллоне не сравняется с комнатной и разность уровней жидкости в обоих коленах манометра не установится постоянной. Отсчитывают разность H уровней жидкости в коленах манометра и записывают её значение в табл. 5.1.

Таблица 5.1

№ п/п	H	h	H – h	
1 2 3

3. Быстро открывают полностью кран K, устанавливая сообщение баллона с атмосферой, и сразу закрывают его. Часть воздуха из баллона выходит в комнату – идёт процесс расширения. Расширение быстрое, то есть практически адиабатическое. Газ в баллоне переходит в состояние 2 с пониженной температурой.

4. Выжидают 2–3 мин, пока температура воздуха в баллоне не сравняется с комнатной (состояние 3), о чем можно судить по тому, что разность уровней жидкости в коленах манометра перестаёт изменяться. Отсчитывают разность h в коленах манометра и заносят в таблицу.

5. Измерения по пп. 1–4 повторяют ещё 2 раза, меняя величину H.

Примечания. 1. Перед повторным накачиванием совсем не обязательно сбрасывать давление в баллоне до атмосферного.

2. Во время ожиданий можно (и даже нужно!) вычислять значения .

Задание 2. Определение показателя адиабаты атмосферного воздуха с учётом теплообмена

В этом случае, чтобы использовать уравнение (5.16) и график на рис. 5.2, нужно обеспечить одинаковые начальные условия: давление р₁ и температуру Т₁. Будем считать, что второе условие заведомо выполняется, а для выполнения первого условия следует накачивать воздух в баллон до одного и того же значения H. Достаточно приемлемые результаты получаются, если производить накачивание каждый раз с атмосферного давления, в медленном темпе, с одинаковым числом качков насоса.

1. Откройте кран K (см. рис. 5.1) и, выждав около минуты, закройте его.

2. Создайте в баллоне избыточное давление как в п.1 первого задания.

3. Дождитесь, пока температура в сосуде не сравняется с температурой в лаборатории. Определите по манометру величину H₀ и запишите в табл. 5.2.

4. Откройте кран K одновременно с включением секундомера и через время t₁ быстро закройте его. Значение времени t₁ задаёт преподаватель.

5. Выждите, пока давление в баллоне не стабилизируется, определите по манометру величину h', запишите в табл. 5.2 в столбец с t = t₁.

Таблица 5.2

Параметры	Время расширения, с
	t1	2t1	3t1	4t1	5t1	0
h'						h0 =
lnh'						lnh0 =
H0 » const						áH0ñ =

6. Проведите аналогичные измерения по пп. 1–5, оставляя кран открытым в течение времени t = nt₁, где п = 2, 3, 4, 5. Значения t, h', H₀ записывайте в табл. 5.2.