POLITECHNIKA WROCŁAWSKA INSTYTUT TECHNIKI CIEPLNEJ I MECHANIKI PŁYNÓW	Temat: Przemiana izotermiczna.	nr 22
	Data ćwiczenia:	Ocena:
Uwagi prowadzącego:

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest doświadczalne sprawdzenie prawa Boyle’a – Mariotte’a z zależności:

p • V = const

1. Opis cwiczenia:

W doświadczeniu zmieniamy izotermicznie objętość gazu mierząc przy tym odpowiadające im wartości ciśnienia.

Warunki przeprowadzenia ćwiczenia:

t₀ = 18   ↔   T₀ = 273, 15 + t₀ = 273, 15 + 18 = 291, 15 K

p₀ = 990 hPa

φ₀ = 43%

Schemat stanowiska:

W lewym ramieniu „U” rurki znajduje się badany gaz, który jest w podciśnieniu. Używając pompki zmieniamy jego objętość, ciśnienie jakie panuje w trójniku sprawdzamy prawą „U” rurką.

Podczas ćwiczenia dokonaliśmy 11 pomiarów wysokości ciśnienia zamieszczone w poniższej tabeli pomiarowej gdzie:

L – jest to wysokość ciśnienia badanego gazu, którą trzeba pomniejszyć o 125 mm.

h – różnica wysokości ciśnień pomiędzy ciśnieniem barometrycznym p₀ a ciśnieniem w zbiorniku wyrównawczym.

H – różnica wysokości ciśnień pomiędzy badanym ciśnieniem badanego gazu a ciśnieniem w zbiorniku wyrównawczym.

ρ_m - ciecz manometryczna. W ćwiczeniu została zastosowana Hg, której gęstość w warunkach normalnych wynosi $\rho_{m} = 13596\ \frac{\text{kg}}{m^{3}}$

Tabela pomiarowa
Lp.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

1. Opracowanie wyników:

1. Wzory:

• Ciśnienie gazu p:

Korzystając z zależności:

ρ_m • g • H + p = ρ_m • g • h + p₀

Można wyznaczyć ciśnienie gazu p:

p = p₀ + ρ_m • g • (h−H)

• Stosunek początkowej wartości wysokości ciśnienia L₁ do kolejnych pomiarów wysokości ciśnienia L_i:

$$X = \frac{L_{1}}{L_{i}}$$

• Stosunek kolejnych wartości ciśnienia p_i do wartości początkowej p₁:

$$Y = \frac{p_{i}}{p_{1}}$$

Wszystkie wartości zostały umieszczone w poniższej tabeli obliczeniowej.

1. Tabela obliczeniowa:

Tabela obliczeniowa
Lp.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

Na podstawie obliczeń zawartych w tabeli obliczeniowej został opracowany wykres charakterystyki $\frac{p_{i}}{p_{1}} = f(\frac{L_{1}}{L_{i}})$ zamieszczony na końcu sprawozdania.

1. Przykłady obliczeń dla punktu nr 4:

• Ciśnienie gazu p:

p₄ = p₀ + ρ_m • g • (h₄−H₄) = 99000 + 13596 • 9, 81 • (0,160−0,532) = 49, 28 • 10³ Pa

• Stosunek X:

$$X_{4} = \frac{L_{1}}{L_{4}} = \frac{886 - 125}{823 - 125} = 1,09$$

• Stosunek Y:

$$Y_{4} = \frac{p_{4}}{p_{1}} = \frac{49,38}{46,98} = 1,05$$

1. Wnioski:

Po sporządzeniu wykresu charakterystyki $\frac{p_{i}}{p_{1}} = f(\frac{L_{1}}{L_{i}})$ można zauważyć że punkty otrzymane metodą doświadczalną grupują się wokół linii prostej przechodzącej przez środek układu współrzędnych co potwierdza fakt, że zostało spełnione prawo Boyle’a – Mariotte’a podczas przeprowadzania ćwiczenia.