C2 8

Warszawa 15.03. 2003





SZKOŁA GŁÓWNA SŁUŻBY POŻARNICZEJ








LABORATORIUM Z FIZYKI


SPRAWOZDANIE Z ĆWICZENIA NR C2


Wyznaczanie stosunku dla powietrza metodą Clementa i Desormensa











Wykonał:

str. pchor. Kamil Karpiński

str. pchor. Michał Głowacki

DSZ-PK1 pl. 1

I Wstęp teoretyczny do omawianego ćwiczenia

Między Cp i Cv gazów doskonałych zachodzi związek Cp = Cv + R. Cp danego gazu jest zawsze większe od Cv o R, ponieważ podczas przemiany izobarycznej część dostarczonej energii zużywana jest na pracę rozprężania gazu. Natomiast w przemianie izochorycznej całość dostarczonej energii idzie na wzrost energii wewnętrznej ( bo ∆V=0 ). Istnieje metoda ( tzw. Metoda Klemensa i Desormensa ) , dzięki której wyznaczamy stosunek Cp do Cv­ , tzw. Współczynnik adiabaty k= . W tej metodzie wykorzystywane są prawa dotyczące gazów doskonałych, ale gazy rzeczywiste w warunkach normalnych ( T0=273K , p0=1013hPa ) w bardzo dobrym przybliżeniu stosują się do tych praw.


II Opis wykonywanego ćwiczenia.

W celu obliczenia k korzystając z metody Clementa i Desormensa będziemy potrzebowali do obliczeń h1 i h2 , gdzie:

h1 – różnica wysokości słupów cieczy w ramionach U-rurki po zwiększeniu ciśnienia w balonie do p0 + p1

h2 - różnica wysokości słupów cieczy po przemianie adiabatycznej, po wyrównaniu temperatur z otoczeniem


Kolejne kroki do uzyskania pomiarów h1 i h2 to:

  1. Zwiększamy ciśnienie w balonie do p0 + p1 , gdzie p1≈20cm słupa wody

  2. Odczekujemy kilka minut – do wyrównania temperatur powietrza w balonie z otoczeniem ( ustabilizowania poziomów cieczy w rurce ) i odczytujemy różnicę poziomów = h1

  3. Przeprowadzamy przemianę adiabatyczną, otwierając zawór K2, i po jej przeprowadzeniu ( po wyrównaniu się poziomów w rurce ) zamykamy zawór K2 i czekamy do wyrównania temperatury powietrza w balonie i na zewnątrz

  4. Odczytujemy różnicę poziomów w U-rurce = h2

  5. Wykonujemy 10 takich pomiarów


III Zasady pomiaru.

Równanie końcowe k= otrzymujemy przekształcając równanie adiabaty i korzystając z prawa Boyle’a i Mariotte’a ( )




Ograniczamy się do pierwszego wyrazu rozwinięcia logarytmu w szereg, korzystając z tego, że:

oraz


Jeśli:

P0 100000Pa

P1=20cm słupa wody=2000Pa

<<1

Uzyskujemy:

lub


kśr obliczamy ze wzoru dla n=10


∆ki=


∆kśr= dla n=10

,gdzie


IV Wykonanie obliczeń do ćwiczenia.

























V. Wynik: kśr=1,34


VI. Wnioski.

Wartość stałej adiabaty k odczytywana z tablic fizycznych dla powietrza wynosi k=1,31. Powodem różnicy wyników kśr i k odczytanego z tablic jest głównie wpływ błędu powstającego przy zamykaniu zaworu K2 (w czasie zrównania się poziomów cieczy w U-rurce) podczas przemiany adiabatycznej, ponieważ zachodzi ona bardzo szybko. Analizując wyniki możemy stwierdzić, że podczas wykonywania ćwiczenia ( szczególnie na początku) zawór K2 był zamykany zbyt wcześnie ( przed zrównaniem się poziomów w U-rurce). Zawór zamykany był zbyt wcześnie, ponieważ wyniki k były w większości ( 7 na 10 ) zawyżone w stosunku do k odczytanego z tablic – wynika z tego, że h2 było zbyt duże. W tym przypadku odczyt h2 był obarczony błędem różnicy poziomów podczas zamknięcia zaworu K2. Błąd odczytu h1 i h2 po ustabilizowaniu się poziomów jest niewielki ( 2mm) i nieznacznie wpływa na wynik.


Wyszukiwarka