Определение отношения теплоемкостей газов (Сp/Сv) способом Дезорма и Клемана

Лабораторная работа Определение отношения теплоемкостей газов (С_p/С_v) способом Дезорма и Клемана.

Томск, 2007

Теплоемкостью называется количество теплоты, которое необходимо сообщить телу для изменения его температуры на 1⁰. Теплоемкость отнесенная к массе вещества, называется удельной теплоемкостью, а отношение к молюмолярной или мольной теплоемкостью.

(1)

Газ, получая (отдавая) тепло, изменяет свой объем и совершает работу, а так же изменяет свою внутреннюю энергию. По первому началу термодинамики

(2)

где — теплота, переданная газу; - изменение внутренней энергии газа; - работа, совершенная газом.

Элементарная работа, совершенная газом при изменении его объема, определяется

(3)

где — давление газа; - изменение объема.

Теплоемкость газа найдем, используя уравнения (1) и (2).

(4) и (4а) соответственно

Так как Р зависит от V поразному в зависимости от процесса, то теплоемкость для различных процессов будет не одинакова.

При изохорном процессе V=const. dV=0 (dA=0), а поэтому теплоемкость газа, сохраняющего неизменным объем

(5)

теплоемкость газ объем давление При изобарно процессе Р=const. Величину найдем, используя уравнение МенделееваКлапейрона.

(6)

При рассмотрении многих вопросов входит отношение теплоемкости при постоянном давлении (С_р) к теплоемкости при постоянном объеме (С_v).

(7)

Величина этого отношения одинакова как для молярных, так и для удельных теплоемкостей, так как, где — молярные теплоемкости; - удельные теплоемкости; = масса моля газа.

Ход работы

Накачал воздух в баллоне до тех пор, пока разность уровней жидкостей в манометре не будет равна примерно 30 см. Закрыл кран, когда давление в кране перестало изменяться, отсчитал показание манометра. Затем нашел разность L₂ — L₂ = h_1ф. Закрыл кран на 2 секунды, когда давление в баллоне успокоиться, измерил l₁ и l₂, нашел разность l₁-l₂=h_2ф. Открыл кран для того, чтобы уровень жидкостей в коленах манометра стал равным. Закрыл кран. Повторил измерения, описанные выше, три раза. Далее, последовательно на 4с; 6с; 8с; 10с, открыл кран, повторяя опыт по три раза для каждого опыта.

Все результаты занес в таблицу № 1.

Таблица № 1Таблица зависимости времени ф от ln (h_2ф/h_1ф)_ср.

Построил график зависимости ф от ln (h_2ф/h_1ф)_ср. Через полученные точки провел прямую до пересечения с осью ординат.

График зависимости времени ф от .

ln (h_2ф/h_1ф)_cр = 0,5.

h_2ф/h_1ф = 1,6.

г = 1,5.

г₁=(i+1)/i=1,2; i=5; г> г_1; г_1/ г=0,8

Метод наименьших квадратов:

Вывод

Мы определили отношение теплоемкости газа способом Дезорма и Клемана. Опытным путем мы получили измерения, благодаря которым мы построили график зависимости. Через полученные точки мы провели прямую до пересечения с осью ординат. Точка пересечения ln (h_2ф/h_1ф), соответствующую процессу, происходящему бесконечно быстро, — адиабатическому. Потенциальную мы определили отношением h_2ф/h_1ф; мы подставили это значение в расчетную формулу и получили показание адиабаты. А так же мы сделали вывод, что газ либо двухатомный, либо одноатомный.