Исследование изотермического процесса

Исследование изотермического процесса.
Процессы, при которых температура поддерживается неизменной, называют
изотермическими. Для того чтобы процесс происходил изотермически, надо непрерывно
передавать газу теплоту извне, если он расширяется, и непрерывно отбирать от него теплоту,
передавая ее окружающим телам, если газ сжимается. Температура газа остается постоянной,
если расширение или сжатие газа производится медленно при условии теплообмена с
окружающей средой.
Цель работы: исследовать зависимость давления идеального газа от объема, построить
график изотермического процесса. Убедиться в том, что для воздуха при нормальных условиях
справедлив закон Бойля-Мариотта.
Оборудование: датчик абсолютного давления, трубка, установка «изотерма», штатив,
измерительный блок, подключенный к компьютеру.
№
Давление, Объем газа, 1/V
PV
ΔPV
P кПа
V мл
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
PVср=
=Σ(PV-PVср)²
σ=
ΔPV=Sσ=
Подготовка к работе:
1. Установите поршень на 10 мл.
2. Закрепите установку «изотерма» в штативе.
3. Подсоедините установку к датчику давления короткой трубкой.
4. Измерьте длину трубки при помощи линейки.
5. Рассчитайте объем подводящей трубки между установкой изотерма и датчиком давления
2
по формуле VT =πr L здесь L-длина трубки, а r  0.19 см. При длине трубки 12 см объем
составит VТ ~ 1.4 мл.
6. Подключите датчик давления к первому разъему измерительного блока.
7. Запустите сценарий «Изотермический процесс», в программе «Радуга».
8. Запустите процесс настройки, нажав кнопку «Поправка»
9. Введите поправку на значение объема трубки c минусом (например: « 1.4 »).
Ход работы:
1.
Запустите процесс регистрации данных, нажав кнопку «запустить».
2.
Нажмите кнопку «ввод» введите значение начального объема со шкалы шприца.
3.
Вращая рукоятку, измените объем установки на 1 мл.
4.
Введите значение объема, нажав кнопку «ввод».
5.
Повторяйте пункты 3-4 до тех пор, пока не выполните 10 измерений.
1
6.
Остановите процесс регистрации, нажав кнопку «остановить»
Обработка результатов:
1.
Сохраните экспериментальные данные P(V) в файл, нажав экранную кнопку
«сохранить», перенесите данные из открывшегося окна редактора в таблицу лабораторной
работы и файл Excel с точностью до трех значащих цифр.
2.
Сохраните экспериментальные данные P(1/V) в файл, нажав экранную кнопку
«сохранить», перепишите данные в столбец 1/V.
3.
Постройте график зависимости давления от величины обратной объему газа.
4.
Аппроксимируйте зависимость P(1/V) линейной функцией. Запишите уравнение
изотермического процесса в виде: Р=а/V+b.
5.
Рассчитайте границы погрешности ΔPV по формулам, где а=PV:
а  а  ...  аn
аср  1 2
n

(аср  а1 ) 2  (аср  а2 ) 2  ...  (аср  аn ) 2
n
а  S 
S=3,1 для N=10
6. Сделайте выводы о справедливости закон Бойля – Мариотта, о виде зависимости P(V).
2