ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1-11. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ АДИАБАТЫ ДЛЯ ВОЗДУХА. ВВЕДЕНИЕ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1-11

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ АДИАБАТЫ ДЛЯ ВОЗДУХА

Цель работы: определить отношение теплоемкости воздуха при постоянном давлении к теплоемкости воздуха при постоянном объёме. Изучить термодинамические процессы в газах.

ВВЕДЕНИЕ

Теплоемкостью тела С_Т называется величина, равная количеству теплоты , необходимому для нагревания вещества на 1 К:

. (1)

Обозначение говорит о том, что теплота есть функция процесса.

Удельной теплоемкостью вещества С_уд называется величина, равная количеству теплоты , необходимому для нагревания 1 кг вещества на 1 К:

. (2)

Молярной теплоемкостью вещества С_мол называется величина, равная количеству теплоты , необходимому для нагревания 1 моль вещества на 1 К:

. (3)

Величины С_уд и С_мол являются характеристиками вещества и зависят от процесса, в котором веществу сообщается теплота . Различают теплоемкости при постоянном объёме (С_V) и постоянном давлении(С_Р), если в процессе нагревания вещества его объём или давление поддерживаются постоянными.

Если нагревать вещество при постоянном объёме, то все количество теплоты, сообщаемое веществу, полностью идет на увеличение его внутренней энергии. Если нагревать вещество при постоянном давлении, то количество теплоты, сообщаемое веществу, идет на увеличение его внутренней энергии и на работу изобарического расширения, поэтому С_Р больше, чем С_V. Молярные теплоемкости С_{Р мол} и С_V_мол связаны между собой уравнением:

С_{Р мол}- С_V_мол = R, (4)

где R – универсальная газовая постоянная.

Уравнение (4) называется уравнением Майера. Физический смысл величины R – она равна работе, требуемой для увеличения объёма 1 моль газа при изменении его температуры на 1 К при постоянном давлении.

При постоянном объёме: , здесь - изменение внутренней энергии. Такое обозначение говорит о том, что внутренняя энергия есть функция процесса. Поскольку изменение внутренней энергии равно:

(5)

то, сопоставляя (3) и (5), получим:

, (6)

здесь - число степеней свободы. С учетом (4) имеем:

. (7)

Существует две формы передачи энергии от одних тел к другим: теплота и работа. Опыт показывает, что, в соответствии с законом сохранения энергии, при любом способе перехода системы из первого состояния во второе изменение внутренней энергии будет одинаковым и равным разности между количеством теплоты , полученным системой и работой , совершаемой системой против внешних сил. Отсюда следует, что:

= + . (8)

Уравнение (8) выражает первый закон термодинамики: количество теплоты, сообщаемое системе, идет на изменение её внутренней энергии и на совершение системой работы против внешних сил.

Среди различных термодинамических процессов чаще рассматриваются следующие: 1 - изохорный: -закон Шарля. 2 - изобарный: - закон Гей-Люссака. 3 - изотермический: - закон Бойля-Мариотта. 4 - адиабатный: - закон Пуассона, здесь g - показатель адиабаты, равный отношению теплоемкостей:

. (9)

12 3 4 Следующая ⇒