Методика практического применения первого закона термодинамики к процессу изобарного нагрева воздуха в сосуде

Уравнение первого закона термодинамики (2.37) для изобарного процесса (p = const), протекающего в конечном интервале изменения параметров, запишется в виде

. (2.38)

В процессе опыта измеряются начальные и конечные температуры (Т ₁, Т ₂) и объёмы (V ₁, V ₂), давление газа и рассчитывается масса газа . Затем все величины подставляются в (2.38) и отдельно подсчитываются левая и правая части этого уравнения, а затем значения левой и правой частей сравниваются между собой. При тщательно проведённом опыте и расчётах левая часть получается близкой правой части, что указывает на справедливость записи первого закона термодинамики в виде (2.38).

Для уменьшения числа величин и, соответственно, погрешности расчёта левой и правой частей уравнения (2.38) оно приводится к виду

. (2.39)

Справедливость уравнения (2.39) и, следовательно, уравнения (2.38) будет доказана, если погрешность опыта

100 (2.40)

(при отсутствии заклинивания поршенька и наличия капелек воды в сосуде) будет меньше предельной относительной погрешности, вычисляемой по формуле

, (2.41)

где абсолютные погрешности изменения объёмов и температур берутся равными половине цены наименьшего деления шкалы приборов.

Описание лабораторной установки. Установка состоит из цилиндра с подвижным поршнем (стеклянный шприц со стеклянным поршнем: металлический поршень будет заклиниваться при нагревании) 1, сосуда с водой 2, в нижней части которого установлен электронагреватель 3, отключающийся при замыкании контактного термометра 4 и срабатывании реле усилительного устройства 5, термометра 6 для измерения температуры воды и, следовательно, воздуха в шприце (рисунок 8).

Рисунок 8 – Установка для исследования изобарного процесса