Laboratorium fizyki
Ćwiczenie nr C2. Wyznaczanie stosunku cp/cv dla powietrza metodą Clementa i Desormesa
DSZ-PK1	Pluton II	Tomasz Gajewski Michał Gochnio
26.03.2003	Ocena:

Tematem doświadczenia było wyznaczenie stosunku ^Cp/_Cv . Symbole odpowiednio oznaczają: c_p - ciepło właściwe pod stałym ciśnieniem, c_v - ciepło właściwe w stałej objętości. Ciepło właściwe jest to ilość ciepła, jaką należy dostarczyć 1 kg gazu, aby ogrzać go o 1 K.

W czasie wykonywania ćwiczenia gaz poddawany był trzem przemianom: adiabatycznej, izochorycznej i izotermicznej. W balonie szklanym znajduje się powietrze pod cisnieniem atmosferycznym p_0. Za pomocą pompki zwiększamy ciśnienie do p₀+p₁ . otwierając na kilka sekund zawór k2 łączący balon z powietrzem atmosferycznym powodujemy adiabatyczne rozprężanie gazu. W skutek rozprężenia adiabatycznego temperatura gazu w balonie obniża się, gdyż praca rozprężania odbywa się kosztem obniżenia energii wewnętrznej gazu. Po kilku sekundach, gdy ciśnienie w balonie zrówna się z ciśnieniem atmosferycznym p₀ , zamykamy zawór k2. gaz powoli ogrzewa się do temperatury otoczenia. W skutek tego ciśnienie wzrasta do p₀+p₂ . aby wyznaczyć k należy zmierzyć wskazania manometru h₁ i h₂.

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.

K wyznaczamy z równania:

Nr pomiaru	h1	h2	h1 - h2	κ	κśr	Δκ	Δκśr	Δκśr/κśr
1	197	53	144	1,37	1,34	0,03	0,006	0,004
2	203	54	149	1,36					0,02
3	196	52	144	1,36					0,02
4	196	50	146	1,34					0,00
5	193	48	145	1,33					0,01
6	193	47	146	1,32					0,02
7	194	48	146	1,33					0,02
8	192	46	146	1,32					0,02
9	190	44	146	1,32					0,02
10	193	47	146	1,32					0,02

Wyznaczamy przeciętny błąd średniej arytmetycznej korzystając ze wzoru:

Wyznaczamy błąd względny średniej arytmetycznej ΔK_śr/K_śr

Określamy wpływ dokładności pomiaru różnicy poziomów cieczy w manometrze na wynik pomiaru. Korzystamy z różniczki zupełnej:

Obliczamy błąd względny:

Wnioski:

Na przebieg doświadczenia miały wpływ czynniki zewnętrzne takie, jak:

gwałtowne, chwilowe zmiany temperatury wywołane przez przeciąg oraz zmiana temperatury spowodowana obecnością osób,

zawory k1 i k2 były otwierane i zamykane ręcznie w różnym czasie (nigdy nie były tak samo długo otwarte czy zamknięte).

Niedokładność pomiaru współczynnika  wynika także z błędów odczytywania różnicy wysokości poziomów cieczy h₁ i h₂, które spowodowane były zjawiskiem paralaksy oraz dokładnością podziałki h = 2mm. Z metody różniczki zupełnej obliczania błędu wartości  wynika, że staranniej powinniśmy mierzyć wielkość h₁.

Metoda Clementa i Desermesa pozwala w prosty sposób wyznaczyć współczynnik adiabaty nie wymaga ona specjalistycznego sprzętu laboratoryjnego.

2

2

---