UNIWERSYTET ÅšL
SKI W KYTOWICYCH
I PRACOWNIA FIZYCZNA
Ć W I C Z E N I E NR 31
POMIYR CIEPA
Y MOLOWEGO POWIETRZY
METOD
ROZA
YDOWYNIY KONDENSYTORY
ZAGADNIENIA DO KOLOKWIUM WST
PNEGO
-gaz doskonały, gaz rzeczywisty, izoprocesy gazu doskonałego
-I zasada termodynamiki, zasada ekwipartycji energii, liczba stopni swobody
-pojemność cieplna gazów, ciepła molowe cp i cv
-energia naładowanego kondensatora
-pomiar ciśnienia gazu metodą manometru cieczowego (U-rurki).
OPIS ĆWICZENIA
Energia zgromadzona w naładowanym kondensatorze służy do podgrzania powietrza
wypełniającego objętość izolowanego zbiornika ( temosu ). Przekaz energii następuje metodą
rozładowania się kondensatora poprzez spiralę grzejną znajdującą się wewnątrz termosu. Mierząc
zmianę ciśnienia powietrza w termosie "p przy pomocy manometru cieczowego i znając parametry
elektryczne kondensatora możemy obliczyć wartość cv dla powietrza. W obliczeniach korzystamy
z wykresu "p (U2 ) otrzymanego z wyników pomiarowych. Przykładowy wykres zawiera rys. 1.
APARATURA
-zestaw do pomiaru ciepła molowego
-zasilacz prądu stałego
-dwa przewody wysokonapięciowe
WZORY SCHEMATY
ENERGIA NAA
ADOWANEGO KONDENSATORA:
1
2
EC= CU
(31. 1.)
2
C -pojemność kondensatora
U -napięcie
PRZYROST ENERGII GAZU, PRZY V=const.
1
"E = n Å" Cv Å" "T
( 31.2.)
n -ilość moli gazu w objętości V
CV -ciepło molowe przy V=const.
" -przyrost temperatury
Z RÓWNANIA STANU GAZU DOSKONAA
EGO OTRZYMUJEMY:
"p Å"V
"T =
(31.3.)
n Å" R
"p -przyrost ciśnienia
V -objętość gazu (= 212ml ą 5ml )
R -stała gazowa ( = 8,31 J/mol. K
PodstawiajÄ…c ( 3.) do ( 2.):
CV Å" "p Å"V
"E =
(31.4.)
R
SPRAWNOŚĆ POZYSKANIA ENERGII CIEPLNEJ PRZEZ GAZ WYNOSI:
"E
·=
EC (31.5.)
Po podstawieniu ( 1. ) i ( 4. ) do ( 5.) otrzymujemy:
2
·Å"CÅ"R U
Cv= Å"
(31.6.)
2V "p
2
U
Wartość wyznaczamy z wykresu / "p=(U2) /
"p
2
"p
"
"
"
U2
Rys.1. Przykładowy wykres zależności "
"p (U2 ) .
"
"
2
"P = aU
(31. 7.)
a- nachylenie prostej na wykresie zależności "P=f (U2)
C Å" R Å"·
C =
V
( 31.8.)
2 Å" V Å" a
PRZYROST CIÅšNIENIA GAZU W OBJ
TOÅšCI V (mierzony manometrem cieczowym rys. 2.)
WYNOSI:
"p =ÁÅ" g Å" h
( 31.9.)
g = 9,81 m/s2 gÄ™stość cieczy w manometrze cieczowym Á = 700 kg/m3
Rys. 2. Schemat zestawu do pomiaru ciepła molowego powietrza
3
Rys. 3 Schemat przepływu powietrza przez kran trójdrożny w zależności od położenia
pokrętła zaworu
WYKONANIE ĆWICZENIA
1. Zapoznać się z zestawem pomiarowym i obsługą zaworu kranu trójdrożnego ( rys.3.)
2. Podłączyć zestaw pomiarowy do zasilacza prądu stałego zwracając uwagę na biegunowość!
3. Wyrównać ciśnienie w objętości V z ciśnieniem atmosferycznym ( zawór w pozycji  1 ).
4. a) Ustawić w zasilaczu przełącznik odczytu na napięcie U. Ustawić pokrętłem W
żądaną wartość napięcia Umin=100V.
b) Ustawić przełącznik odczytu zasilacza na prąd I [mA].
c) Ustawić przełącznik na płycie zestawu w pozycji A
ADOWANIE, naładować
kondensator, aż wskaz
nik odczytu prądu zasilacza wskaże minimum 1mA.
5. Ustawić zawór kranu trójdrożnego w pozycji  2
6. Rozładować kondensator (przełącznik w pozycji ROZA
ADOWANIE ), odczytać
różnicę poziomów cieczy w manometrze cieczowym h.
7. Czynności z pkt.3-5 wykonać wielokrotnie dla ustalonego napięcia U.
8. Wykonać pomiary ( pkt.3-8 ) dla kolejnych napięć, aż do Umax=300V.
UWAGA!!!
-w czasie podłączania do zestawu zasilacz powinien być WYA

CZONY Z SIECI!
-ostrożnie przekręcać zawór kranu trójdrożnego (SZKA
O JEST KRUCHE)
-ilość pomiarów w pkt.7 i 8 ustalić z prowadzącym na podstawie serii pomiarów próbnych.
4
OBLICZENIA
1. Dla każdego napięcia obliczyć wartości średnie h i niepewność pomiarową "h.
"
"
"
2. Korzystając ze wzoru ( 31.9. ) obliczyć wartość przyrostu ciśnienia "
"p i niepewność
"
"
pomiarowÄ….
3. Obliczyć wartość U2 i niepewność pomiarową "
"U2 .
"
"
4. Obliczenia z pkt 1-3 powtórzyć dla wszystkich ustalonych napięć.
5. Wykreślić zależność "
"p od U2 ( wg rys. 1.).
"
"
6. Wyznaczyć nachylenie prostej a na wykresie metodą regresji liniowej i określić
niepewność pomiarową "
"a.
"
"
7. Obliczyć wartość ciepła molowego powietrza Cv ( wzór 31.8.) i niepewność pomiarową
"Cv, przyjmujÄ…c · = 11%.
"
"
"
LITERATURA
1. S. Szczeniowski,  FIZYKA DOÅšWIADCZALNA , t. II, PWN Warszawa 1972 .
2. D. Hallidday, R. Resnick,  FIZYKA ,t.I, PWN Warszawa 1989.
5
 6