Северодвинск

2002
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОШЕНИЯ ТЕПЛОЁМКОСТЕЙ ДЛЯ ВОЗДУХА

1. ЦЕЛЬ И МЕТОД РАБОТЫ

Научиться определять отношение теплоемкостей для воздуха методом Клемана-Дезорма.

2. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Частным случаем закона сохранения и превращения энергии является первый закон термодинамики для газовых процессов:

, (1)

где - количество теплоты, сообщаемое системе (газу) извне;

- работа, совершаемая системой над внешней средой (телом);

- изменение внутренней энергии данной системы.

Из понятия внутренней энергии газа и работы при газовых процессах уравнение (1) можно записать в виде:

(2)

где - число степеней свободы данного сорта молекул газа.

Минимальное число параметров, задание которых полностью определяет положение физической системы в пространстве, называется числом ее степеней свободы.

m – масса данного газа; - молекулярная масса данного газа; R – универсальная газовая постоянная; - изменение температуры данного газа; - давление данного газа; - изменение объема данной массы газа.

Физическая величина, определяемая отношением сообщенного системе количества теплоты к изменению температуры системы, называется теплоемкостью C системы, т. е.

(3)

Теплоемкость измеряется в системе СИ в , в системе СГС в . Внесистемные единицы теплоемкости и , причем, соотношения этих единиц равны: .

Физическая величина, численно равная теплоемкости единицы массы данного вещества, называется удельной теплоемкостью (c), т.е.

(4)

Удельная теплоемкость измеряется в и а их соотношение:

Физическая величина, численно равная теплоемкости моля данного вещества, называется молярной теплоемкостью (), т.е.

(5)

Молярная теплоемкость измеряется в а их соотношения:

При изохорическом процессе (V =const) уравнение (2) примет вид:

тогда уравнения (3,4,5) примут вид:

(6)

где С_V, C_V и C_Vm - соответствующие теплоемкости при изохорическом процессе.

При изобарическом процессе (P =const) уравнение (2) приме вид:

или, используя закон Менделеева-Клайперона, уравнение (2) примет вид:

тогда уравнения (3,4,5) примут вид:

(7)

где C_p, С_p и С_pm - соответствующие теплоемкости при изобарическом процессе.

При адиабатическом процессе, когда нет теплообмена с окружающей средой (), уравнения (1) и (2) имеют вид: или

(8)

Из уравнения Менделеева-Клапейрона: продифференцировав его, получим: откуда

(9)

Подставив уравнение (9) в уравнение (8), получим:

или т.е.

отсюда

(10)

где

Интегрируя и потенцируя уравнение (10), получим уравнение (закон Пуассона):

(11)

Величина отношения теплоемкостей равна:

но и отношения

Следовательно:

(12)

Поиск по сайту: