vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Санкт- Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова

(технический университет)

Кафедра общей и технической физики.

МЕХАНИКА

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 22

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ АДИАБАТЫ ГАЗОВ С ПОМОЩЬЮ ОСЦИЛЯТОРА ФЛАММЕРСФЕЛЬДА

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2011 г.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Теоретическое введение.

Адиабатическим процессом называется процесс, происходящий без теплообмена с окружающей средой. Уравнение адиабатического процесса (уравнение Пуассона) имеет вид:

PVγ = const (1)

здесь:р – давление газа, V – объём газа, γ - показатель адиабаты.

C p

Cv

Ср – теплоёмкость газа при изобарном процессе (р = CONST), СV – теплоёмкость газа при изохорном процессе (V = CONST).

Адиабатический процесс можно осуществить либо при хорошей теплоизоляции сосуда с газом, в котором происходит процесс, либо если производить процесс очень быстро, тогда теплообмен не будет успевать происходить. Поэтому все быстро протекающие процессы можно считать адиабатическими. На практике адиабатический процесс совершается в некоторых тепловых двигателях (например, в двигателях Дизеля). Распространение звука в газах (быстрое периодическое изменение давления в малых областях пространства) так же протекает адиабатически.

В данной работе определяется показатель адиабаты γ методом осциллятора Фламмерсфельда. Суть этого метода заключается в следующем. Представим себе узкую вертикальную стеклянную трубку (рис. 1) с открытым верхним концом. В трубке сбоку имеется небольшое отверстие (1), снизу в трубку подаётся газ или от компрессора, либо от баллона со сжатым газом. В трубку помещается небольшой легкий пластмассовый цилиндрик (2) (осциллятор Фламмерсфельда).

выходить через отверстие, давление Р1 уменьшится, цилиндр начнет

опускаться. Затем все будет повторяться снова. Таким образом, цилиндр будет совершать колебания (осциллировать) около отверстия. Так как. возникающие колебания происходят сравнительно быстро, то можно считать, что они происходят адиабатически, т.е. подчиняются уравнению (1).

Продифференцируем уравнение (1)

V dp pV 1dV 0

откуда

2

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Таким образом, измеряя период колебания осциллятора можно вычислить γ. Величина показателя адиабаты γ зависит не от рода газа, а от числа степеней свободы

молекул газа, которое, в свою очередь, зависит от числа атомов в молекуле. У одноатомного газа всего 3 степени свободы (поступательных), у двухатомного – 5 степеней свободы (3 поступательных и 2 вращательных), у трехатомного газа 6 степеней свободы (3 поступательных и 3 вращательных).

Через степени свободы показатель адиабаты γ выразится так:

i 2 i

где i – число степеней свободы молекулы для одноатомных газов i = 3. γ =1,67;

3