Порядок виконання роботи:

1. Закрити випускний кран балона, обережно накачати насосом повітря, щоб різниця рівнів води в манометрі досягла 15-25 см. При накачуванні виконується робота стискування газу, тому температура його підіймається.

2. Зачекати 2-3 хв., доки температура в балоні зрівняється з кімнатною і перестануть змінюватися показання манометра. Відлічити показання різниці рівнів в манометрі H в міліметрах водяного стовпа.

3. Здійснити адіабатичний процес. Для цього швидко відкрити випускний кран і негайно закрити його, щойно зрівняються рівні води в манометрі. При цьому тиск в балоні дорівнюватиме атмосферному, температура буде нижчою за кімнатну.

4. Зачекати 2-3 хвилини до вирівнювання температури повітря в балоні з кімнатною. Це видно по затримці підвищення тиску в балоні. Записати різницю рівней в манометрі h в міліметрах водяного стовпа.

5. За формулою (5) обчислити показник адіабати .

Здійснити дії пунктів 1-5 ще 4 рази, змінюючи кожний раз тиск у вказаних межах.

Результати вимірювань та розрахунків занести до таблиці; знайти довірчий інтервал визначення показника адіабати для надійності 0,7:

№	H	h	γ	Δγ	γi =
1 2 3 4 5					- - - - -
Середні значення

8. Беручі до уваги, що повітря складається в основному з двоатомних молекул азоту та кисню, для яких число ступенів вільності і=5, обчислити за (2) теоретичне значення показника адіабати.

Результати роботи подати у вигляді: γ = γ_ср. ± Δγ_ср.

Дайте відповіді на запитання:

1. Який процес називається адіабатичним і як здійснити цей процес?

2. Як змінюється температура системи при адіабатичному розширенні, стисканні?

3. В чому полягає причина різниці експериментально і теоретично знайденого значень показника адіабати?

4. Чому в даній роботі застосовують водяний, а не ртутний манометр?

Лабораторна робота № 15.

Дослідження вологості повітря.

Прилади та приладдя: психрометр Асмана, барометр-анероїд, таблиця тиску насиченої водяної пари (пружності водяної пари), психрометрична таблиця –номограма.

Мета роботи: засвоїти метод вимірювання вологості повітря.

Коротка теорія та метод вимірювань

Велика маса води на Землі призводить до того, що її атмосфера в значній мірі насичена водяною парою. Для багатьох цілей важливо знати кількість водяної пари, що міститься в атмосферному повітрі.

Одною з характеристик атмосфери є вологість повітря. Розрізняють абсолютну та відносну вологість.

Абсолютну вологість характеризують масою водяної пари, що міститься в 1 м³ повітря. Оскільки водяну пару в повітрі можна розглянути як своєрідну суміш газів, то до неї можна застосувати закон Дальтона: “Тиск суміші газів дорівнює сумі парціальних тисків компонентів”.

Парціальний тиск – це тиск, що створювався б одним компонентом при тій же температурі, що й суміш, якби він (даний компонент) займав весь об’єм, наданий суміші. Це вказує шлях для зведення характеристики абсолютної вологості як парціального тиску водяної пари.

При даній температурі є певна кількість пари, яка може міститься в одиниці об’єму, або інакше: при кожній температурі є гранично високий тиск пари. Пара при гранично високому при даній температурі тискові називається насиченою. Перевершення тиску насиченої пари у наявності центрів конденсаціі веде до конденсації лишків пари і пониження тиску до тиску насиченої пари. Тиск насиченої водяної пари при нормальному атмосферному тискові протабульований.

Абсолютна вологість не повністю характеризує стан атмосфери, бо одна і та ж кількість пари в одиниці об’єму при різних температурах по різному впливає на різні фізичні та інші процеси: пара, що ненасичена при високій температурі, стає насиченою при зниженні температури. В зв’язку з цим вводять ще одну характеристику – відносну вологість повітря як відношення тиску пари води, що міститься в повітрі при даних умовах, до тиску насиченої пари при тій же температурі (інколи – у відсотках).

B = ( P / P_H ) 100% (1)

Психрометр Асмана складається з двох термометрів, ртутний резервуар одного з яких обгорнуто батистом, змоченим у воді. Під час вимірювань термометри інтенсивно обдуваються повітрям за допомогою вентилятора. Внаслідок випаровування води, більшого відводу тепла від вологого термометра його температура Т_в встановлюється нижчою, ніж сухого Т_с.

Різниця температур Т_с - Т_в, що встановилася, свідчить про те, що кількість тепла Q, яке надходить з повітряного потоку, дорівнює кількості тепла Q_1, що витрачається на випаровування води. Згідно з законом Фур’є, кількість тепла, що надходить з повітряного потоку, можна подати як

Q = λ ( Т_c – Т_в ) S Δt, (2)

де λ - коефіцієнт теплопередачі від повітря до вологого термометра; S - площа поверхні термометра, що бере участь у теплообміні; Δt - деякий проміжок часу. Кількість тепла, що йде на випаровування, можна подати виразом

Q₁ = k l S ( P_H^/ - P ) Δt / H, (3)

де k - характеризує теплопередачу від балона термометра до вологого батисту; l - характеристика повітряного потоку; H - атмосферний тиск; P - тиск повітряної пари; P_H^/- тиск насиченої пари при температурі вологого термометра. Прирівнюючи Q і Q₁ і вводячи позначення A = λ / kl, одержуємо співвідношення для визначення тиску пари, що знаходиться в повітрі, тобто абсолютної вологості:

P = P_H^/ – AH ( Т_c – Т_в ). (4)

Сталу A визначають дослідним шляхом. Для психрометра Асмана в даній роботі A = 0,0005 К^-1.