Laboratorium fizyki |
||
Ćwiczenie nr C2. Wyznaczanie stosunku cp/cv dla Powietrza metodą Clementa i Desormesa |
||
Pluton I |
Grupa II |
Wojciech Klapsa Grzegorz Maliszewski |
18 maj 2000 |
Ocena: |
|
Tematem ćwiczenia było wyznaczenie stosunku Cp/Cv . Symbole odpowiednio oznaczają: cp - ciepło właściwe pod stałym ciśnieniem, cv - ciepło właściwe w stałej objętości. Ciepło właściwe jest to ilość ciepła, jaką należy dostarczyć 1 kg gazu, aby ogrzać go o 1 K. Stosunek = cp/cv jest wielkością stałą i zależy jedynie od liczby stopni swobody cząsteczek wchodzących w skład danego gazu.
W czasie wykonywania ćwiczenia gaz poddawany był trzem przemianom: adiabatycznej, izochorycznej i izotermicznej, co obrazuje poniższy wykres.
W szklanym balonie się powietrze o ciśnieniu atmosferycznym i temperaturze otoczenia. Przy pomocy pompy zwiększaliśmy ciśnienie powietrza w balonie. Po około 3 minutach, kiedy temperatura gazu w balonie zrównała się temperaturą otoczenia, odczytywaliśmy na manometrze różnicę poziomów cieczy h1. Następnie otworzyliśmy na moment zawór K2, aby wyrównać ciśnienie gazu z ciśnieniem atmosferycznym (przemiana adiabatyczna). Po kilku minutach, kiedy poziom cieczy w manometrze ustalił się, odczytywaliśmy różnicę h2. Wyżej wymienione czynności powtarzaliśmy 10 razy.
Po przekształceniu wzorów:
i późniejszym podstawieniu za p1 i p2 odpowiednich iloczynów:
otrzymaliśmy wzór ostateczny:
gdzie: h1 - różnica wysokości słupa cieczy po zwiększeniu ciśnienia i wyrównaniu się temperatury gazu z temperaturą otoczenia; h2 - różnica wysokości słupa cieczy po adiabatycznym rozprężaniu i ustaleniu się poziomu cieczy w manometrze.
Przekształcenie wzoru do postaci pozwoliło na ograniczenie się tylko do odczytywania wyników h1 i h2.
Nr pomiaru |
H1 |
h2 |
h1 - h2 |
κ |
κśr |
Δκ |
Δκśr |
Δκśr/κśr |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Obliczenia:
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Wnioski:
Metoda Clementa i Desermesa pozwala w prosty sposób wyznaczyć współczynnik adiabaty nie wymaga ona specjalistycznego sprzętu laboratoryjnego.
Wartość tablicowa współczynnika adiabaty wynosi 1,402 . My w naszym doświadczeniu otrzymaliśmy wartość .
3