Порядок выполнения работы. 1 Проверить наличие воды в сосуде 2

1 Проверить наличие воды в сосуде 2. При необходимости долить (уровень воды должен быть ниже крышки сосуда на 5–10 мм).

2 Вставить вилку электронагревателя в розетку 10 и включить выключатель 7. При включении зажигается левая индикаторная лампочка усилительного устройства 5. Нагрев проводить до момента замыкания цепи в контактном термометре 4 и отключения нагревателя (зажигается правая индикаторная лампочка усилителя).

3 Взять шприц при комнатной температуре и установить поршенёк так, чтобы начальный объём воздуха в шприце составлял 90% от максимального объёма шприца. Вращая поршенёк, добиться, чтобы усилие для его перемещения было минимальным (в случае тугого хода процесс уже будет не изобарным, либо давление воздуха в шприце будет превышать атмосферное). Закрыть шприц иголкой с расплющенным концом и установить его в сосуд с водой. В результате нагрева объём воздуха увеличивается и поршенёк переместится.

4 Во время опыта измерить:

а) начальный объём воздуха в цилиндре , мл, по делениям шприца 1 при комнатной температуре;

б) начальную температуру воздуха в шприце , ^оС (равна температуре комнатного воздуха) термометром 8;

в) давление воздуха в шприце , мм рт.ст. (равно атмосферному давлению р _ат) барометром 9;

г) конечную температуру воздуха в шприце , ^оС (равна температуре воды) термометром 6;

д) конечный объём воздуха , мл, по делениям шприца, не вынимая его из воды.

5 При обработке результатов опыта вычислить:

а) массу воздуха (кг) в шприце из уравнения состояния

,

где р, Па; , м³; R = 287 Дж/(кг.К); T ₁= t ₁+273,15 К;

б) теплоту изобарного процесса, Дж,

;

в) изменение внутренней энергии воздуха в шприце, Дж,

теплоёмкости воздуха принять: c _p = 1005 Дж/(кг.К) и с _v = 718 Дж/(кг.К);

г) работу изменения объёма, Дж,

;

д) относительную погрешность опыта по формуле (2.40);

е) предельную относительную погрешность по (2.41);

6 Данные измерений и расчётов занести в таблицу 6

Таблица 6 – Данные измерений и расчётов

oС

мм рт.ст.

Па

К

мл

м3

мл

м3

Дж

кг

%

7 Подставить все найденные величины в (2.38) и (2.39) и сравнить левые и правые части этих уравнений, сделать выводы о точности опыта.

Отчёт о работе. Отчёт о работе должен содержать наименование и цель работы, схему установки, основные расчётные формулы, таблицу, расчёт погрешностей измерений.

Контрольные вопросы

1. Аналитическое выражение первого закона термодинамики и его физический смысл.

2. Физический смысл теплоты и внутренней энергии и их расчётные формулы.

3. Как определяется работа изменения объёма?

4. Какая связь между температурами и объёмами в изобарном процессе?

5. Как записывается уравнение первого закона термодинамики для изобарного, изохорного, изотермического и адиабатного процессов?