I Budownictwo Dzienne 21 kwiecień 2008
Laboratorium z fizyki
Ćw. nr: 5
Wyznaczanie wartości
dla powietrza metodą Clementa-Desormesa
Mateusz Łaba
L 06
I. Wymagania do ćwiczenia
Ciepło właściwe gazu. Definicja
i
.
Przemiany gazowe.
Przemiana adiabatyczna gazu doskonałego - równanie Poissona.
II. Cel ćwiczenia.
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z metodą wyznaczania stosunku ciepła molowego przy stałym ciśnieniu Cp do ciepła molowego przy stałej objętości Cv dla powietrza oraz wyznaczenie stosunku tych dwóch wartości dla powietrza metoda Clementa i Desormes'a.
II. Metodologia wykonania ćwiczenia.
W celu wyznaczenia współczynnika adiabatycznego
należy wykonywać następujące czynności:
Zamknąć kurek
i zagęszczać w butli powietrze za pomocą pompki do momentu, gdy różnica poziomów cieczy manometrycznej (barwionej wody) wyniesie kilka podziałek.
Odczekać kilka minut, by różnica poziomów w manometrze ustaliła się, odczytać ją i oznaczyć
.
Otworzyć kurek
, na krótko, ale tak, aby ciśnienie w butli zdążyło wyrównać się z ciśnieniem atmosferycznym.
Odczekać kilka minut, aż wskazania manometru ustalą się. Zapisać różnicę poziomów
. Obliczyć wartość
.
W celu osiągnięcia lepszej dokładności należy pomiary wykonać wielokrotnie (co najmniej 10), za każdym razem ponawiając sprężenie gazu.
Zmierzone wartości
oraz
umieścić w tabeli:
h1 |
h2 |
h1-h2 |
κ |
±Δκ |
[mm] |
[mm] |
[mm] |
- |
- |
20 |
5 |
15 |
1,333 |
0,044 |
30 |
12 |
18 |
1,667 |
0,074 |
40 |
9 |
31 |
1,290 |
0,019 |
60 |
22 |
38 |
1,579 |
0,030 |
70 |
18 |
52 |
1,346 |
0,013 |
75 |
30 |
45 |
1,667 |
0,030 |
80 |
24 |
56 |
1,429 |
0,015 |
100 |
42 |
58 |
1,724 |
0,025 |
110 |
44 |
66 |
1,667 |
0,020 |
120 |
46 |
74 |
1,622 |
0,017 |
|
|
|
1,532 |
±0,029 |
IV. Obliczenia
Obliczam współczynnik
dla każdego pomiaru:
Np.
Obliczam średnia wartość współczynnika χ:
Wartość wyznaczam korzystając z metody różniczki zupełnej:
δδh1| h1 + | δδh2 | h2
Po obliczeniu pochodnych wzór będzie miał postać :
(-h2) / (h1-h2)2 | h1 + | h1 / (h1-h2)2 | h2
Po uproszczeniu wzór przyjmie postać :
Np. dla h1=20mm, h2=5mm, Δh1 = Δh2 =2mm
Wyznaczam średnia wartość
:
Obliczam niepewności pomiarowe u(
), u(h):
Przyjmuje:
Δh1=Δh2 =2 [mm]
=70,5
=25,2
-
=45,3
V. Wnioski
Średnia wartość składnika adiabatycznego wynosi 1,532±0,029. Wartość współczynnika
dla powietrza suchego w/g tablic wynosi 1.403, pod ciśnieniem 760 mmHg, w temperaturze 15°C. Wyniki pomiarów wskazały odchyłkę od wartości tablicowych.
Podczas wykonywania pomiarów mogły wystąpić błędy związane z niedokładnym odczytem wartości ciśnień h1 oraz h2 mierzonych w milimetrach słupa cieczy manometrycznej. Wartości odczytywane były z uwagi na dokładność podziałki, z dokładnością 1mm. Błąd odczytu powiększono o zjawisko menisku wklęsłego w rurce szklanej manometru rzędem 1mm. Biorąc pod uwagę powyższe błędy założyłem: h1= 2 mm oraz h2= 2mm.
Nieszczelność aparatury pomiarowej mogła powodować powolne ulatnianie się sprężonego gazu z butli ( mogło dojść do wymiany ciepła z otoczeniem), powodując błędne ustalenie się słupa cieczy w manometrze.
Podczas pomiaru na ustalenie ciśnienia czekano około 2 - 3 minuty. Gdyż zbyt długi czas oczekiwania mógłby powodować zwiększony wpływ nieszczelności układu pomiarowego.