Порядок виконання роботи

1. Увімкнути лампу, розміщену за захисним кожухом. Коробку з ампулою встановити так, щоб її було добре видно через обидва засклені вікна. Необхідно прослідкувати за тим, щоб спай термопари знаходився точно під ампулою.

2. Увімкнути нагрівальний прилад в електромережу 220 В і водночас слідкувати за станом меніска і за показами мультиметра. При критичному стані спостерігається швидке підіймання меніска і його розмивання, зміщення потоків речовини вгору і вниз, а також явище опалесценції (різке потемніння речовини в ампулі, немов би там з'являються струмені диму).

3. Як тільки температура досягне критичної, вимкнути нагрівальний прилад, тому що при температурі вище критичної в ампулі різко зростає тиск, піднімаючись до 35 атмосфер, і ампула з ефіром може вибухнути. Температура в коробці, де знаходиться ампула, після того, як нагрівач вимкнуто, ще підвищуватиметься внаслідок інерції нагрівача, а потім почне знижуватись, і встановлення критичного стану можна спостерігати також при зниженні температури (поява опалесценції, поширення струменів і поява меніска). Записати температуру..

4. Дослід повторити 4 - 6 разів і одержані дані занести до таблиці.

5. Визначити похибки методу.

№
1. 2. ...

Контрольні запитання

1. Що таке критичний стан речовини; критична температура?

2. Назвіть методи вимірювання критичної температури, у тому числі і для непрозорих рідин.

3. Як пов'язані критичні параметри речовини зі сталими рівняннями Ван дер Ваальса?

Список літератури

1. Чулановская М.В. Курс физики для биологов.- Л., 1973. - Ч.1.

2. Физический практикум. Механика й молекулярная физика / Под ред. В.И.Ивероновой. - М., 1967.

3. Резимов Н.А. Курс физики, злектроники и кибернетики для медицинских институтовг М., 1982.

Лабораторна робота № 14 визначення величини відношення теплоємностей повітря при постійному тиску і постійному об'ємі

Мета роботи: визначити відношення теплоємностей при постійному тиску і при постійному об'ємі для повітря.

Прилади та матеріали: прилад типу Клемана і Дезорма, ручний насос.

Теоретичні відомості

Під теплоємністю речовини розуміють кількість теплоти, необхідної для зміни її температури на один градус. Розрізняють питому і молярну теплоємність. Питому теплоємність (с) - кількість теплоти, необхідна для зміни температури на один градус одиниці маси речовини, а молярна (С) - одного моля речовини.

Очевидно, що , де - молярна маса даної речовини.

Теплоємність газів залежить від умов, при яких проходить зміна їхньої внутрішньої енергії. Остання може проходити при постійному об'ємі (V=const), або при постійному тиску (p=const).

Розглянемо зміну внутрішньої енергії одного моля газу (шляхом його нагрівання) при сталому об'ємі. Молярна теплоємність газу при V= const ( ) у даному випадку дорів­нюватиме зміні його внутрішньої енергії при нагріванні на один градус.

Оскільки внутрішня енергія ( ) може бути обчислена як

(1)

де і - число степенів вільності молекул даного газу; R - універсальна газова стала; Т - температура газу в Кельвінах;

тоді

. (2)

При p=const теплота, яка підводиться до моля газу, витрачається не тільки на збільшення його внутрішньої енергії, але і на виконання роботи. Для прикладу розглянемо нагрівання на один градус одного моля газу, який знаходиться під поршнем (рис.1) вагою Р=mg з площею основи S. При нагріванні поршень підніметься на деяку висоту h. В даному випадку виконуватиметься робота (А) для піднімання поршня на цю висоту.

Отже, теплоємність газу при сталому тиску ( ) буде більша за теплоємність газу при сталому об'ємі ( ) на величину А:

(3)

Робота А може бути обчислена, як

, (4)

де - збільшення об'єму газу.

Якщо газ до нагрівання займав об'єм , який згідно з рівнянням стану можна обчислити, як , а після нагрівання на один градус , то

(5)

Тоді (4) з урахуванням (5) набуде вигляду A = R. Отже,

(6)

або, використовуючи (2),

(7)

Тоді залежить лише від числа степенів вільності молекул, з яких складається газ.

При і=3 =1,67

i=5 =1,40

i=6 =1,33

Відношення теплоємності при сталому тиску до тепло­ємності при сталому об'ємі відіграє в термодинаміці значну роль при адіабатичних (і близьких до них) процесах.

Зокрема, воно входить до рівняння Пуассона:

(8)

яке описує зв'язок між двома із параметрів Р, V і Т при адіабатичному переході газу із стану 1 у стан 2 . Величина входить також у співвідношення, які описують швидкість поширення звуку в газах і рух газів по трубах із звуковими швидкостями.