LAB2.1.2 (812669)
Текст из файла
Ëàáîðàòîðíàÿ ðàáîò 2.1.2"Îïðåäåëåíèå Cp /Cv ìåòîäîì àäèàáàòè÷åñêîãî ðàñøèðåíèÿ ãàçà"Åãàíÿí Àëåêñåé Á01-907Öåëü ðàáîòû: îïðåäåëåíèå îòíîøåíèÿCp /Cväëÿ âîçäóõà èëè óãëåêèñëîãî ãàçà ïî èçìå-ðåíèþ äàâëåíèÿ â ñòåêëÿííîì ñîñóäå. Èçìåðåíèÿ ïðîèçâîäÿòñÿ ñíà÷àëà ïîñëå àäèàáàòè÷åñêîãîðàñøèðåíèÿ ãàçà, à çàòåì ïîñëå íàãðåâàíèÿ ñîñóäà è ãàçà äî êîìíàòíîé òåìïåðàòóðû. ðàáîòå èñïîëüçóþòñÿ: ñòåêëÿííûé ñîñóä, U-îáðàçíûé æèäêîñòíûé ìàíîìåòð, ðåçèíî-âàÿ ãðóøà, ãàçãîëüäåð ñ óãëåêèñëûì ãàçîì.1Ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ óñòàíîâêàÈñïîëüçóåìàÿ äëÿ îïûòîâ óñòàíîâêà ñîñòîèò è ñòåêëÿííîãî ñîñóäà A (îáúåìîì îêîëî 20ë), ñíàáæåííîãî êðàíîì Ê, è U-îáðàçíîãî æèäêîñòíîãî ìàíîìåòðà, èçìåðÿþùåãî èçáûòî÷íîåäàâëåíèå ãàçà â ñîñóäå.Ðèñ. 1: Ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ óñòàíîâêàÈçáûòî÷íîå äàâëåíèå âîçäóõà ñîçäàåòñÿ ñ ïîìîùüþ ðåçèíîâîé ãðóøè, ñîåäèíåííîé ñ ñîñóäîìòðóáêîé ñ êðàíîì2K1 .Ïðè îïûòàõCO2ãàç â ñîñóä ïîäàåòñÿ èç ãàçãîëüäåðà.Òåîðèÿ íà÷àëå îïûòà â ñòåêëÿííîì ñîñóäå À íàõîäèòñÿ èññëåäóåìûé ãàç ïðè êîìíàòíîé òåìïå-ðàòóðåT1è äàâëåíèèP1 ,íåñêîëüêî ïðåâûøàþùåì àòìîñôåðíîå äàâëåíèåP0 .Ïîñëå îòêðûòèÿêðàíà Ê, ñîåäèíÿþùåãî ñîñóä À ñ àòìîñôåðîé, äàâëåíèå è òåìïåðàòóðà ãàçà áóäåò ïîíèæàòüñÿ.Ýòî óìåíüøåíèå òåìïåðàòóðû ïðèáëèæåííî ìîæíî ñ÷èòàòü àäèàáàòè÷åñêèì:∆tP ∆tT ,ãäå∆tPè∆tTîáîçíà÷àþò ñîîòâåòñòâåííî âðåìåíà âûðàâíèâàíèÿ äàâëåíèÿ è òåìïåðàòóðû.(1)Åñëè îòêðûòü êðàí Ê â òå÷åíèå ïðîìåæóòêà âðåìåíè∆tòàêîãî, ÷òî∆tP ∆t ∆tT ,òîòåïëîîáìåí ÷åðåç ñòåíêè áàëëîíà ìîæíî ïðèáëèæåííî ïðåíåáðå÷ü è ñ÷èòàòü ïðîöåññ àäèàáàòè÷åñêèì.Îáîçíà÷èì ñîñòîÿíèÿ ãàçàïîñëåïîâûøåíèÿ äàâëåíèÿ â ñîñóäå è âûðàâíèâàíèÿ òåìïåðàòóðûñ êîìíàòíîé èíäåêñîì 1, à ñîñòîÿíèåñðàçóïîñëå îòêðûòèÿ êðàíà è âûðàâíèâàíèÿ äàâëåíèÿñ àòìîñôåðíûì - èíäåêñîì 2.
Èç óðàâíåíèÿ àäèàáàòû:(ÄàâëåíèåïåðàòóðàT1P1 γ−1)= ( )γP2T2(2)P2 ïîñëå àäèàáàòè÷åñêîãî ðàñøèðåíèÿ ãàçà ðàâíî àòìîñôåðíîìó äàâëåíèþ P0 , à òåìT2 áóäåò íèæå êîìíàòíîé òåìïåðàòóðû T1 .Ïîñëå òîãî êàê êðàí Ê âíîâü îòñîåäèíèò ñîñóä îò àòìîñôåðû, ïðîèñõîäèò ìåäëåííîå èçîõîðè÷åñêîå íàãðåâàíèå ãàçà ñî ñêîðîñòüþ, îïðåäåëÿåìîé òåïëîïðîâîäíîñòüþ ñòåêëÿííûõ ñòåíîêñîñóäà.
Âìåñòå ñ ðîñòîì òåìïåðàòóðû ðàñòåò è äàâëåíèå ãàçà. Çà âðåìÿ ïîðÿäêàìà äîñòèãàåò ðàâíîâåñèÿ, è óñòàíîâèâøàÿñÿ òåìïåðàòóðà ãàçàòåìïåðàòóðåT3∆tTñèñòå-ñòàíîâèòñÿ ðàâíîé êîìíàòíîéT1 .Èçîõîðè÷åñêèé ïðîöåññ âûðàâíèâàíèÿ òåìïåðàòóðû ïðè çàêðûòîì êðàíå ïîä÷èíÿåòñÿ çàêîíó Ãåé-Ëþññàêà:P3P3P2==T2T3T1Ó÷èòûâàÿ, ÷òîP2 = P0 ,(3)à òàêæå (2) è (3), ïîëó÷àåì:γ= íàøåì ñëó÷àå äàâëåíèÿP1èP3ln ( PP10 )(4)ln ( PP13 )îòëè÷àþòñÿ îò àòìîñôåðíîãî íà ìàëóþ âåëè÷èíó, èçìå-ðÿåìóþ æèäêîñòíûì U-îáðàçíûì ìàíîìåòðîì. Ââåäåì îáîçíà÷åíèÿ:P1 = P0 + ρgh1 ; P3 = P0 + ρgh2 .(5)Ðàçëîãàÿ ëîãàðèôìû â ðÿä è ïðåíåáðåãàÿ ÷ëåíàìè âòîðîãî ïîðÿäêà ìàëîñòè, ïîëó÷èì:γ=ln(1 +ln(1 +ρgh1)P0Èç (6) ñëåäóåò, ÷òî äëÿ îïðåäåëåíèÿγρgh1)P0− ln(1 +ρgh2)P0≈h1.h1 − h2(6)íåîáõîäèìî çíàòü èçáûòî÷íîå äàâëåíèå (íàä àòìî-ñôåðíûì) â áàëëîíå äî àäèàáàòè÷åñêîãî ðàñøèðåíèÿ ãàçà è åãî èçáûòî÷íîå äàâëåíèå ïîñëåèçîõîðíîãî íàãðåâàíèÿ. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî âñå âåëè÷èíû äîëæíû áûòü èçìåðåíû â ñîñòîÿíèè òåðìîäèíàìè÷åñêîãî ðàâíîâåñèÿ.Îöåíèâàÿ âðåìÿ âûðàâíèâàíèÿ äàâëåíèÿ∆tP ,ïðåíåáðåãàÿ âÿçêîñòüþ è ïðèíèìàÿ â ñ÷åòìàëóþ äëèíó òðóáêè, ÷åðåç êîòîðóþ âûòåêàåò ãàç, ìû ïîëó÷èì âûðàæåíèå:V0tP =Sr cs2(P − P0 )γP0(7)Äëÿ ÷èñëåííîé îöåíêè èñïîëüçóåì ïðèëèçèòåëüíûå äàííûå óñòàíîâêè: äèàìåòð ñîñóäà 25 ñì,äèàìåòð îòâåðñòèÿ 1 ñì, L = 50 ñì, c = 340 ì/ñ,Ïîëó÷àåìtP = 0.1γ = 1.4, P − P0= 10 ñì âîäÿíîãî ñòîëáà.ñ.Çà ðàññ÷èòàííîå âðåìÿ âûòåêàíèÿ ãàçà èç ñîñóäà çâóêîâàÿ âîëíà ìîæåò 34 ðàçà ïðîéòè îòîòâåðñòèÿ äî äíà è îáðàòíî.
Ýòîãî äîñòàòî÷íî, ÷òîáû òå÷íèå ñ÷èòàòü êâàçèñòàöèîíàðíûì èïðèìåíÿòü óðàâíåíèÿ Áåðíóëëè.23Ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûåÝêñïåðèìåíò ïðèÍîìåð ýêïåðèìåíòàh1 ,ñìñ.h2 ,γñì115,23,91,345215,43,91,339313,63,31,320415,74.21,365513,73,61,356Ýêñïåðèìåíò ïðèÍîìåð ýêïåðèìåíòà∆t ≈ 0.5 − 1h1 ,ñìh2 ,ñ.γñì113,93,21,299215,33,21,264312,83,31,347415,23.61,310515,73,71,308614,93,41.296Ýêñïåðèìåíò ïðèÍîìåð ýêïåðèìåíòà4∆t ≈ 0.5∆t ≈ 1 − 5h1 ,ñìñ.h2 ,ñì≈ ∆t,γc113,62,821,259211,82,331,242317,13,33,5 - 41,239416,33.151,235515,22,951,236Âûïîëíåíèå ðàáîòûÏðîâåðèì, ÷òî êðàíû è ìåñòà ñî÷ëåíåíèÿ òðóáîê äîñòàòî÷íî ãåðìåòè÷íû.
Íàïîëíèì áàë-ëîí âîçäóõîì äî äàâëåíèÿ, ïðåâûøàþùåãî àòìîñôåðíîå íà 10-25 ñì, è ïåðåêðîåì êðàíÏðè ýòîì çà âðåìÿ∆TK1 .äîëæíî óñòàíîâèòüñÿ òåðìîäèíàìè÷åñêîå ðàâíîâåñèå. Èç îïûòà âèä-íî, ÷òî ýòî âðåìÿ áåñêîíå÷íî ìàëî, ò.ê. òåðìîäèíàìè÷åñêîå ðàâíîâåñèå íàñòóïàëî ïðàêòè÷åñêèìãíîâåííî(∆T→ 0).Îòìåòèì ïîëó÷åííûå äàííûå îñíîâíîãî ýêñïåðèìåíòà íà ãðàôèêå. Äëÿ çíà÷åíèéc è∆t ≈ 0.5 − 1âîçüìåì ñðåäíåå çíà÷åíèåôóíêöèè ïî ÌÍÊ è âîçüìåì çíà÷åíèåγ (äëÿσh ≈ 0.5ìì. Ïîëó÷èì çíà÷åíèå:γ .
Äàëåå àïïðîêñèìèðóåì ãðàôèê äî ñòåïåííîé∆t = 0.1 c, à òàê æå ðàññ÷èòàåì ïîãðåøíîñòüσ∆t ≈ 0.2 ñ):ïðèâñåõ èçìåðåíèé ïðèìåðíî îäèíàêîâà, àσγ = σhãäåγ∆t ≈ 0.5vuu×th21 + h22≈ 0.022,(h1 − h2 )4γ = 1.4146 ± 0.022, εγ = 1.56%.(γ ≈ 1.40(8)ïðèT ≈ 20°C)Âûâîä: Ïîëó÷åííîå çíà÷åíèå ïîêàçàòåëÿ ñîâïàäàåò ñ òàáëè÷íûì çíà÷åíèåì ñ ìàëåíüêîéïîãðåøíîñòüþ, ÷òî ãîâîðèò î òîì, ÷òî äàííûì ìåòîäîì ìîæíî èçìåðÿòü ïîêàçàòåëü àäèàáàòûðàçíûõ ãàçîâ.3Ðèñ. 2: Òàáëè÷íûå çíà÷åíèÿ ïîêàçàòåëÿ àäèàáàòûÐèñ. 3: Ãðàôèê çàâèñèìîñòè4γîò∆t.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
