Министерство образования РФ

Рязанская государственная радиотехническая академия

Кафедра ОиЭФ

Контрольная работа

«ИЗМЕРЕНИЕ ОТНОШЕНИЯ УДЕЛЬНЫХ ТЕПЛОЁМКОСТЕЙ»

Выполнил ст. гр. 343

Кондрахин А.В

Проверил

Иваников А.С.

Рязань 2004г.

Цель работы: изучение теоретических основ и экспериментального метода измерения отношения удельных теплоёмкостей воздуха.

Приборы и принадлежности: звуковой генератор, электронный осциллограф, микрофон, телефон, частотомер, труба с воздухом.

Элементы теории

Термодинамикой называется раздел физики, в котором изучаются физические процессы с точки зрения происходящих в них превращений энергии с учетом двух форм ее передачи: работы и теплообмена. Термодинамика не рассматривает самого механизма явлений и ограничивается лишь энергетическими соображениями, основанными на двух законах, получивших название «начал».

Первый закон (первое начало) термодинамики – изменение внутренней энергии DU1-2 замкнутой системы, которое происходит в процессе 1®2 перехода системы из состояния 1 в состояние 2, равно сумме работы А’1-2, совершаемой над системой внешними силами, и количества теплоты Q1-2 сообщаемого системе:

1) DU1-2 = А’1-2 + Q1-2, А’1-2 = - А1-2, А1-2

- работа, совершаемая системой над внешними телами в процессе 1®2, поэтому:

2) Q1-2 = DU1-2 + А1-2.

Количество теплоты, сообщаемое системе, расходуется на изменение внутренней энергии системы и на совершение системой работы против внешних сил.

Для элементарного количества теплоты dQ, элементарной работы dА и бесконечно малого изменения dU внутренней энергии первый закон термодинамики имеет вид:

2) dQ = dU + dА.

Если dQ > 0 , то к системе подводится теплота. Если dQ < 0 , то от системы отводится теплота. В конечном процессе 1®2 элементарные количества теплоты могут быть обоих знаков, и общее количество теплоты Q1-2 процессе 1®2 равно алгебраической сумме количества теплоты на всех участках этого процесса:

4)

Если система производит работу над внешними телами, то считается, что dА > 0, а если над системой совершается работа внешними силами, то dА < 0 . Работа А1-2, совершаемая системой в конечном процессе 1®2, равна алгебраической сумме работ dА, совершаемых системой на всех участках этого процесса:

5)

Адиабатический процесс происходит при условии dQ = 0. Существенно, что для определения этого процесса условие Q = 0 не годится, ибо оно не означает требования отсутствия теплообмена с внешней средой, а лишь равенство нулю алгебраической суммы количества теплоты, подводимой и отводимой от газа на различных участках процесса. При адиабатическом процессе работа совершается идеальным газом за счет убыли его внутренней энергии:

6)

где Сnm - молярная теплоемкость газа при постоянном объеме;

- число молей газа, содержащихся в массе М газа; dT - элементарное изменение температуры газа.

Если газ адиабатически расширяется, то dА = pdV > 0 и происходит его охлаждение ( dT < 0 ). При адиабатическом сжатии газа он нагревается:

dА = pdV < 0 и dT >0.

Для равновесного адиабатического процесса справедливо уравнение Пуассона:

7) pVg = const

где g - коэффициент Пуассона (показатель адиабаты)

Используя уравнение Менделеева-Клапейрона, можно из уравнения Пуассона найти связь между р и Т, а также V и Т в адиабатическом процессе:

8) ,

9)

где Сpm - молярная и Сp - удельная теплоемкости при постоянном

объеме, Срm и Ср - молярная и удельная теплоемкости при постоянном давлении.

На рис. ............