Определение коэффициента Пуассона по методу Клемана и Дезорма

Молярной теплоемкостью вещества именуется энергия, нужная для нагревания 1 моля на один градус. Величина теплоемкости газа находится в зависимости от метода его нагревания. Как понятно из термодинамики, Cv – молярная теплоемкость безупречного газа при неизменном объеме и Cp – при неизменном давлении соответственно равны: где R – универсальная газовая неизменная, i – число степеней свободы молекулы. Отношение - именуется коэффициентом Пуассона. Экспериментальное устройство состоит из стеклянного баллона А, соединенного с жидкостным манометром М и насосом (см. набросок).

Средством крана К1 система может быть изолирована от атмосферы. Пусть в системе сначало было Рa – атмосферное давление. В баллон А накачивают маленькое количество воздуха и закрывают кран К2. При нехорошем обмене теплом с окружающей средой температура воздуха в баллоне несколько увеличивается. Через некое время воздух в баллоне воспринимает температуру среды. При всем этом разность уровней в манометре становится h1. Это состояние воздуха назовем первым. Его характеристики:

  • давление –
  • удельный объем –
  • температура – Т1
  • Краткосрочным поворотом крана К1 систему соединяют с атмосферой. При всем этом происходит резвое расширение воздуха. Давление в системе становится равным атмосферному, а температура из-за резвого расширения несколько снижается. Характеристики второго состояния:

  • давление –
  • удельный объем –
  • температура –
  • Переход от первого состояния ко второму описывается уравнением Пуассона: (1) либо (2) Как давление в системе станет равным атмосферному, кран К1 закрывают. После чего, охладившийся при расширении воздух за время нагревается до температуры среды и давление растет. Характеристики третьего состояния:

  • давление –
  • удельный объем –
  • температура –
  • 2-ое и третье состояния связаны уравнением изохоры: (3) из (2) и (3) получаем: (4) либо (5)

    Разложив это выражение по формуле двучлена Ньютона и ограничившись членами первого порядка, получим: (6)

    Выполнение работы

    Определяют времена и установления термодинамического равновесия. Для этого в баллон нагнетают воздух до давления, превосходящего атмосферное на 7-8 см высоты столба воды в манометре и, измеряя давление в системе через 10-15 сек, строят график

    (7) Краткосрочным поворотом крана К1 систему соединяют с атмосферой. Кран К1 закрывают, когда уровни воды в манометре станут схожими. Строят график (8)

  • Из графиков (7) и (8) определяют времена и установления термодинамического равновесия.
  • Определяют h1 и h2.
  • Вычисляют .
  • В силу ряда обстоятельств результаты отдельных тестов отличаются друг от друга. Потому опыт повторяют 10-15 раз. Из приобретенных результатов находят среднее значение .