|
|
ДОСЛІДЖЕННЯ ІЗОТЕРМІЧНОГО ПРОЦЕСУ. ЗАКОН БОЙЛЯ-МАРІОТАМета роботи Дослідження залежність тиску повітря в судині від його об'єму. Оцінити положення абсолютного нуля температур.
Завдання 1. Виміряти залежності тиску в системі від об’єму судини. 2. Перевірити справедливість законуБойля-Маріота. 3. Оцінити значення тиску, що відповідає нескінченному об’єму судини шляхом обробки масиву даних за допомогою метода найменших квадратів.
Загальні відомості Для ізотермічного процесу, що протікає при сталій температурі, справджується закон Бойля-Маріотта, який є частинним випадком об’єднаного газового закону, а саме
Отже, можна сказати, що для даної маси газу, який перебуває в двох і більше станах, добуток його тиску на об’єм у кожному із станів є величиною сталою, або тиск газу даної маси при сталій температурі змінюється обернено пропорційно до його об’єму. Добуток рV залежить від хімічної природи газу, температури, при якій проводились вимірювання, і маси газу. Закон Бойля-Маріотта, як і інші газові закони, для реальних газів справджується наближено. У технічних розрахунках закон Бойля-Маріотта можна застосувати для реальних газів, які перебувають при ненадто великих тисках і не надто низьких температурах. Якщо в рівнянні стану вважати T = const то права частина рівняння буде величиною сталою, тобто рV = const. Ця формула виражає закон, встановлений дослідним шляхом у середині ХІХ ст. англійським ученим Р. Бойлем і французьким фізиком Е. Маріоттом. Закон Бойля-Маріотта, або рівняння стану ідеального газу при ізотермічному процесі, означає: добуток тиску даної маси газу на об’єм, що його займає газ за сталої температури є величиною сталою. Графічно залежність між тиском і об’ємом газу за сталої температури зображають, добре відомою з курсу математики, гіперболою. Кожному значенню температури відповідає своя крива. Ці криві називають ізотермами (кривими одинакових температур). Чим вища температура за якої відбувається процес, тим вище розташована ізотерма.
Рис. 1. Ізотермічний процес у р-V координатах
В системах координат Р,Т і V,T ізотермічний процес зображується прямою, паралельною відносно осі Р або V. Ці прямі є також ізотермами. Третій параметр (V або Р) не зберігає вздовж них сталого значення.
Опис експериментальної установки Експериментальна установка складається (рис. 2) з закритої судини, до якої під’єднується диференційна манометрична трубка (розташована вертикально) та трубка з поршнем (розташована горизонтально). Судина повністю заповнена водою, причому вода частково заповнює і манометричну трубку, і трубку з поршнем. Уздовж кожної з трубок розташована лінійка для визначення положення стовпчика води.
Рис. 2. Експериментальна установка з дослідження ізотермічного процесу. 1 – диференційна манометрична трубка; 2 – судина; 3 – трубка; 4 – початковий об’єм повітря; 5 – поршень. Хід роботи 1. Заповнити систему водою залишивши початковий об’єм повітря у трубці. 2. Під’єднати поршень (шприц), заповнений повітрям. 3. Зафіксувати початкові положення стовпчиків води у трубці 1 (h0) та трубці 3. 4. Визначити довжину l0 повітряного стовпчика 4 у трубці 3 5. Зняти показання манометра h через кожні 2 мл ходу поршня. 6. Повторити процедуру у зворотному порядку. 7. Провести обробку результатів.
Обробка результатів. 1. Розрахувати об’єм повітря у системі для кожного експериментального вимірювання за формулою:
V0 – початковий об’єм повітря у системі, що складається з початкового об’єму повітря у трубці l0S та поршні Vp0:
h – висота стовпу рідини у манометричній трубці; S – площа перетину манометричної трубки; Vр – об’єм рідини, що вийшов з-під поршня (визначається за положенням поршня по шкалі об’ємів на шприці). 2. Нанести експериментальні точки у системі координат р (V) та р (1/ V) (не забудьте, що диференційний манометр показує надлишковий тиск над атмосферним. Абсолютний тиск є їх сумою!). 3. За методом найменших квадратів визначити залежність р (1/ V), що апроксимує експериментальну залежність та нанести відповідну пряму на графік з експериментальними точками. 4. Перевірити закон Бойля-Маріота. 5. Оцінити значення тиску, що відповідає нескінченному об’єму шляхом підстановки відповідного об’єму у отриману лінійну залежність р (1/ V).
Метод найменших квадратів Коефіцієнти прямої, що відповідає найменшій сумі квадратів відхилень значень від вихідних точок
де: Для даної роботи х0 відповідає тиску, х1 – зворотному об’єму.
Контрольні питання.
1. Чи має істотне значення для досліду площа поперечного перерізу шприца? 2. Між якими величинами і яку залежність виражає закон Бойля-Маріотта? 3. Чому реальні гази тільки наближено підлягають газовим законам? 4. Чи створює тиск газ який перебуває в стані невагомості? 5. Яка величина визначає кут нахилу прямої для ізотермічного процесу у р(1/V) координатах?
Лабораторна робота №3   Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...  Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...  Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...  ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
.
визначаються за наступними формулами:
;
; 
; 
; 