Міністерство освіти РФ
Рязанська державна радіотехнічна академія
Кафедра ОіЕФ
Контрольна робота
В«ВИМІР ВІДНОСИНИ Питома теплоємність В»
Виконав ст. гр. 343
Кондрахін А.В
Перевірив
Іваник А.С.
Рязань 2004р.
Мета роботи: вивчення теоретичних основ та експериментального методу вимірювання відношення питомих теплоємкостей повітря.
Прилади і приладдя: звуковий генератор, електронний осцилограф, мікрофон, телефон, частотомір, труба з повітрям.
В
Елементи теорії
термодинаміки називається розділ фізики, в якому вивчаються фізичні процеси з точки зору відбуваються в них перетворень енергії з урахуванням двох форм її передачі: роботи і теплообміну. Термодинаміка НЕ розглядає самого механізму явищ і обмежується лише енергетичними міркуваннями, заснованими на двох законах, які отримали назву В«почавВ».
Перший закон (перший початок) термодинаміки - зміна внутрішньої енергії DU 1-2 замкнутої системи, яке відбувається в процесі 1 В® 2 переходу системи із стану 1 в стан 2, дорівнює сумі роботи А ' 1-2 , чиненої над системою зовнішніми силами, і кількості теплоти Q 1-2 сообщаемого системі:
1) DU 1-2 = А ' 1-2 + Q 1-2, А ' 1-2 = - А 1-2 , А 1-2
- робота, що здійснюються системою над зовнішніми тілами в процесі 1 В® 2, тому:
2) Q 1-2 = DU 1-2 + А 1-2 .
Кількість теплоти, що повідомляється системі, витрачається на зміна внутрішньої енергії системи і на здійснення системою роботи проти зовнішніх сил.
Для елементарного кількості теплоти dQ, елементарної роботи dА і нескінченно малої зміни dU внутрішньої енергії перший закон термодинаміки має вигляд:
2) dQ = dU + dА.
Якщо dQ> 0, то до системі підводиться теплота. Якщо dQ <0, то від системи відводиться теплота. У кінцевому процесі 1 В® 2 елементарні кількості теплоти можуть бути обох знаків, і загальна кількість теплоти Q 1-2 процесі 1 В® 2 одно алгебраїчній сумі кількості теплоти на всіх дільницях цього процесу:
4)
Якщо система виробляє роботу над зовнішніми тілами, то вважається, що dА> 0, а якщо над системою відбувається робота зовнішніми силами, то dА <0. Робота А 1-2 , чинена системою в кінцевому процесі 1 В® 2, дорівнює алгебраїчній сумі робіт dА, скоєних системою на всіх ділянках цього процесу:
5)
Адіабатичний процес відбувається за умови dQ = 0. Істотно, що для визначення цього процесу умова Q = 0 не годиться, бо воно не означає вимоги відсутності теплообміну з зовнішнім середовищем, а лише рівність нулю алгебраїчної суми кількості теплоти, що підводиться і відводиться від газу на різних ділянках процесу. При адіабатичному процесі робота здійснюється ідеальним газом за рахунок убутку його внутрішньої енергії:
6)
де С n m - молярна теплоємність газу при постійному обсязі;
- число молей газу, що містяться в масі М газу; dT - елементарне зміна температури газу.
Якщо газ адіабатично розширюється, то dА = pdV> 0 і відбувається його охолодження (dT <0). При адіабатичному стисненні газу він нагрівається:
dА = pdV <0 і dT> 0.
Для рівноважного адіабатичного процесу справедливо рівняння Пуассона:
7) pV g = const
де g - коефіцієнт Пуассона (Показник адіабати)
Використовуючи рівняння Менделєєва-Клапейрона, можна з рівняння Пуассона знайти зв'язок між р і Т, а також V і Т в адіабатичному процесі:
В
8),
9)
де С p m - молярна і С p - питома теплоємності при постійному
обсязі, З р m і С р - Молярна і питома теплоємності при постійному тиску. p> На рис. 1 суцільна крива - адіабата - зображує в pV-діаграмі адіабатичний процес, а штрихова лінія - ізотерма - ізотермічний процес при температурі, що відповідає початковому стану 1 газу. При адіабатичному процесі тиск змінюється зі зміною обсягу газу різкіше, ніж при ізотермічному процесі. При адіабатичному розширенні зменшується температура газу і його тиск падає швидше, ніж при відповідному ізотермічному розширенні. При адіабатичному стисненні газу його тиск зростає швидше, ніж при ізотермічному стисненні. Це пов'язано з тим, що збільшення тиску відбувається за рахунок зменшення обсягу газу і в зв'язку з зростанням температури. Робота А 1-2 , здійснюється газом при адіабатичному процесі 1 В® 2, вимірюється площею, заштрихованої на рис. 1. p>...
