Порядок выполнения работы. 4.1Проверка уравнения состояния

4.1 Проверка уравнения состояния

Если перекрыть сообщение между сосудами и откачать из сосуда 1 часть воздуха, то давление P₁ и объем V₁ оставшихся там n₁

молей газа будут связаны уравнением

, (4.1)

а параметры состояния воздуха в сосуде 2 емкостью V₂ при сообщении его с атмосферой – уравнением

, (4.2)

где P₀ – давление воздуха в этом сосуде, равное атмосферному, n₂ – число молей.

После перекрытия сообщения сосуда 2 с атмосферой и соединении его с сосудом 1 параметры состояния воздуха в сообщающихся сосудах, будут отвечать уравнению

, (4.3)

где P₂ – давление в соединенных сосудах.

. (4.4)

Проверьте справедливость этого равенства, выполнив следующие операции:

а) откройте краны 5 и 7 и закройте кран 9;

б) откачайте насосом воздух из сосуда 1 до давления 40-50кПа и измерьте значение этого давления P₁ по манометру;

в) закройте краны 7 и 5, затем откройте кран 9 и измерьте давление P₂ в соединенных сосудах;

г) повторите опыт еще два раза;

д) по барометру в лаборатории определите атмосферное давление P₀ и для полученных в каждом из трех опытов значений P₁ и P₂ рассчитайте левую (А) и правую (В) части равенства (4.4);

е) определите абсолютные погрешности величин А и В, считая при этом, что относительная погрешность объемов сосудов составляет 1%.

4.2 Определение объема рабочей камеры насоса

и предельного давления

При каждом такте поршневого насоса, откачивающего воздух из сосуда 1, изолированного от сосуда 2, сначала происходит изотермическое расширение газа от объема V₁ до объема, равного сумме V₁ и объема рабочей камеры насоса V_к, после чего содержащийся в рабочей камере воздух отделяется и удаляется в атмосферу. Применяя закон Бойля-Мариотта для первого, второго и последующих тактов вплоть до некоторого I – го, получаем систему уравнений:

(4.5)

.........

Перемножение левых и правых частей уравнений дает

, (4.6)

. (4.7)

При условии малости V_к по сравнению с V₁, что справедливо для используемой вакуумной установки,

(4.8)

и . (4.9)

С помощью этого уравнения определите объем рабочей камеры насоса. С этой целью проделайте следующее:

а) закройте краны 7 и 8 и откройте кран 5;

б) откачивайте воздух из сосуда 1, снимая при этом показания манометра через каждые 10 тактов (оборотов маховика насоса), и делайте это до тех пор, пока показания манометра в течение 30-40 тактов перестанут меняться. Достигнутое при откачке наименьшее давление называют предельным или пороговым для данной вакуумной установки;

в) по полученным данным постройте график зависимости величины от числа тактов i в соответствии с рисунком 3.2

Пользуясь усредненным линейным участком графика, найдите отношение , и, следуя (4.9), рассчитайте объем

. (4.10)

5. Требование к отчету

 

Результаты измерений и расчетов представляются в виде таблиц 1 и 2 и графика зависимости значений от числа тактов i. Под таблицей 2 записать найденный по графику объем V_к.

 

Таблица 1

P0, кПа	P1, кПа	P2, кПа	А, Дж	В, Дж	DА, Дж	DВ, Дж

Таблица 2

i
Pi, кПа

 

 

Контрольные вопросы

1 Что такое идеальный газ?

2 Сколько термодинамических параметров полностью определяют состояние идеального газа? Какие это параметры?

3 Какие формы записи уравнения состояния идеального газа Вы знаете?

4 Каким газовым законам подчиняется идеальный газ?

5 Каким образом в работе подтверждается справедливость уравнения состояния?

6 На основе какого закона и как определяется объем рабочей камеры насоса?

Список литературы

1 Савельев И.В. Курс физики, т. 1. – М.: Наука, 1989. – С. 214-221.

2 Кикоин А.К., Киксин И.К. Молекулярная физика. – М.: Наука, 1976. – С. 18-40.

3 Матвеев А.Н. Молекулярная физика. – М.: Высшая школа, 1987. – С.10-14, 72-75

4 Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высшая школа, 1994. – С.82-88

Составитель Осипов Валерий Сергеевич

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: