Материал: Шилов Лабораторный практикум курса обсчей физики Разделы 2012
Рис. 2.6.4
Рис. 2.6.5
Поместив стеклянную воронку в отверстие 7, заполните стеклянную емкость дистиллированной водой, поместите в воду магнитную мешалку, выньте воронку изакройте отверстиекрышкой.
66
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Убедитесь, что поршень 2 закреплен в положении V1 = 50 мл. В обратном случае обратитесь к сотруднику лаборатории.
Откалибруйте датчик. Для этого в закладке «Калибровать» введите в соответствующие поля значения комнатной температуры и давления, измеренные термометром и барометром соответственно. Нажмите «Далее».
На экране появится четыре окна: «температура Т», «давление р», «Измерение» и окно для построения графика. Расположите окна на экране в удобном порядке.
Сохраните исходные данные измерения температуры T1, p1, нажав кнопку «Сохранить значения» или Enter в окне «Измерения»
(рис. 2.6.6).
Рис. 2.6.6
Рассчитайте число молей воздуха в шприце по формуле (2.6.16). Объем воздуха в шприце V1 = 50 мл.
Внимание! При выполнении дальнейших действий будьте внимательны, собранны и аккуратны.
Включите плитку.
Примечание. В процессе измерений не забывайте перемешивать воду в стеклянном корпусе при помощи магнитной мешалки.
После каждого увеличения температуры на Т = 5 К сохраняйте результаты измерения давления и температуры, нажимая кнопку «Сохранитьзначения» илиEnter.
Последостижениятемпературы370 Квыключите нагреватель. По окончании измерений нажмите кнопку «Закрыть» в окне
«Измерения» (см. рис. 2.6.6). На экране появится окно с графиком зависимости p и T от числа измерений.
Вызовите контекстное меню, поместив курсор мыши в окно с графиками. Выберите «Таблица данных…». На экране появится таблица с результатами измерений.
67
Для сохранения изменений в другой программе в пункте меню выберите «Управление каналами → Экспорт данных» и поставьте метки в полях «Копировать в буфер» и «Экспортировать как чис-
ло» (рис. 2.6.7).
Рис. 2.6.7
Откройте программу, в которой будете обрабатывать данные, и нажмите «Вставить».
Постройте график зависимости p(T).
Примечание. Для построения графиков можно воспользоваться возможностями программы Phywe measure 4. Выберите пункт меню «Измерение → Управление каналами». Используя стрелки, заполните поля в окне «Управление канала-
ми» (рис. 2.6.8).
Рис. 2.6.8
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
Определите тангенс угла наклона полученной прямой p(T). Рассчитайте универсальную газовую постоянную по форму-
ле (2.6.15).
68
Постройте график зависимости pV/T от Т для изохорического процесса. Сделайте вывод о характере зависимости.
Рассчитайте объем воздуха V0, соответствующий исследуемому числу молей газа при температуре 0 оС.
По графику p(T) экстраполяцией область значений T = 273 K определите значение p0.
Рассчитайте термический коэффициент давления воздуха по формуле (2.6.13), используя рассчитанное значение tg φ для графика зависимости p(T). Сравните полученный результат с теоретическим значением.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.Что называется термодинамическими параметрами системы?
2.Что такое идеальный газ? При каких условиях реальный газ можно считать идеальным?
3.Сформулируйте закон Бойля–Мариотта.
4.Сформулируйте закон Гей-Люссака.
5.Сформулируйте закон Шарля.
6.Что называется молем вещества?
7.Изобразите графики изотермического, изобарного и изохорического процессов на диаграммах p(V), p(T), V(T).
8.Что называется уравнением состояния идеального газа?
9.Выведите законы Бойля–Мариотта, Гей-Люссака и Шарля из уравнения Менделеева–Клапейрона.
10.Объясните физический смысл термического коэффициента давления газа.
ЛИТЕРАТУРА
1.Савельев И.В. Курс общей физики. Т. 1. М.: Наука, 1977.
2.Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т. 2. М.: Наука, 1990.
69
Работа 2.7
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОЕМКОСТИ ВОЗДУХА ПРИ ПОСТОЯННОМ ОБЪЕМЕ
Цель: экспериментальное определение CV методом электрического нагревания.
Оборудование: сосуд объемом 10 л с вводом электронагревателя, 3-ходовой кран, масляный манометр, источник питания с встроенным измерителем временных интервалов, переключатель, вольтметр, миллиамперметр, соединительные провода.
ВВЕДЕНИЕ
Самый распространенный (хотя и не единственный) способ повышения (или понижения) температуры тела – подведение к нему (или отъем от него) некоторого количества тепла. Количественной характеристикой температурного «отклика» тела на подведенное тепло является теплоемкость этого тела в данном процессе подведения тепла:
C = ddT′Q ,
где dT – приращение температуры, обусловленное сообщением телу элементарного количества тепла d′Q .
Согласно первому началу термодинамики подведенное тепло распределяется между приращением внутренней энергии тела dU и
совершением данным телом работы над окружающими телами d′A : d′Q = dU + d′A .
Элементарная работа в квазистатическом процессе расширения (или сжатия) газа может быть записана как d′A = p dV , где p –
давление; dV – приращение объема газа.
Внутренняя энергия идеального газа U (идеальный газ – модель, которая с хорошей точностью описывает свойства большинства
70