Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Одним из основных теплофизических свойств тел, используемых в термодинамике, является теплоемкость



Кафедра физики

 

 

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ДЛЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
ПО МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКЕ
И ТЕРМОДИНАМИКЕ

 

 

Астрахань

 

Учебно-методические указания для лабораторных работ предназначены для студентов всех специальностей инженерно-технического профиля высших учебных заведений; содержит краткий теоретический материал, описание лабораторных работ, методические рекомендации для студентов по их выполнению, список литературы. - Астрахань, 2003. - с.

 

 

Составители:

Доцент кафедры физики АГТУ Федоров Г.Ф.

Доцент кафедры физики АГТУ Евдашкин В.И.

Старший преподаватель кафедры физики АГТУ Скрипко Л.П.

 

 

Рецензенты:

Доктор технических наук,
зав. кафедрой физики АГТУ Селиванов Н.В.

Доцент кафедры физики АГТУ Корнильев И.Н.

 

Утверждено на заседании кафедры физики АГТУ: Протокол № 8 от 18.04.2003 г.

 

 

Астраханский государственный технический университет

 


Введение

Методические рекомендации для лабораторных работ по молекулярной физике и термодинамике предназначены для студентов Астраханского государственного технического университета. Их содержанием являются описания 6 лабораторных работ, методические рекомендации для студентов по их выполнению, список литературы.

Методика проведения занятий по молекулярной физике и термодинамике предусматривает выполнение работы за одну пару. Деятельность студента на занятии, состоит из следующих действий: 1)допуск к занятию; 2)выполнение работы; 3)осуществление вычислений; получение результата; 4)оформление письменного отчета.

Допуск к выполнению работы заключается в выяснении знаний студентами теоретического материала, понимания цели работы, знания экспериментальной установки. Подготовка студента к занятию состоит в том, что он внимательно читает все, что написано относительно данной работы в настоящем руководстве. После этого необходимо обратится к литературе, указанной в рекомендациях, чтобы подробнее ознакомится с теорией изучаемого явления и ответить на контрольные вопросы к работе. Затем надо ознакомится с приборами, установкой, употребляемыми в данной работе.

Для получения зачета студенту необходимо иметь письменный отчет о работе, который оформляется в лабораторной тетради. Письменный отчет должен содержать: название работы, перечень приборов и принадлежностей, теоретическое введение, описание установки и метода измерений, выполнение работы (начертить таблицы вычислений и измерений, заполнить их, провести вычисления искомой физической величины, посчитать погрешности, записать окончательный результат).

Основное назначение лабораторных работ по молекулярной физике - способствовать формированию у студентов глубоких и прочных знаний, развитию мышления, познавательной самостоятельности, интеллектуальных и практических умений и навыков, в том числе умений выполнять простые наблюдения, измерения и опыты, обращаться с приборами, анализировать результаты эксперимента, делать обобщения и выводы.

В пособие включены следующие виды заданий: 1) наблюдение и изучение физических явлений; 2) наблюдение и изучение свойств веществ; 3) измерения физических величин; 4) исследования зависимостей между физическими величинами; 5) изучение физических законов; 6) экспериментальные задачи.

Уровень трудности лабораторных работ соответствует требованиям действующей программы.


Лабораторная работа №1

 

Определение отношения теплоёмкостей газа
методом адиабатического расширения

 

Цель работы: Определение коэффициента Пуассона для воздуха

 

Приборы и принадлежности: Стеклянный баллон, соединённый с манометром, компрессор

 

Краткая теория

Одним из основных теплофизических свойств тел, используемых в термодинамике, является теплоемкость.

Теплоемкостью тела называется физическая величина, численно равная тепловой энергии (теплоте)d¢Q , подведенной к телу при изменении его температуры на 1К в термодинамическом процессе:

С*х = , Дж/К

 

Теплоемкость тела зависит от химического состава, массы тела и его термодинамического состояния, а также от вида термодинамического процесса изменения этого состояния. Теплоемкость тела является экстенсивным свойством вещества, т.к. зависит от количества вещества в теле. Поэтому вместо теплоемкости используют понятия удельной теплоемкости.

Различают:

· удельную массовую теплоемкость сх – это теплоемкость единицы массы вещества

сх = dC*x/dm, Дж/(кг×К);

· удельную объемную теплоемкость сх¢ - теплоемкость единицы объема:

сх¢ = dC*x /dV = cxr, Дж/(м3×К);

· а также молярную теплоемкость Смх – это теплоемкость одного моля вещества:

Сх = Mcx , Дж/(моль×К).

Как было указано выше, удельная теплоемкость зависит не только от строения вещества, но и от вида термодинамического процесса. Наиболее часто на практике используются теплоемкости изобарного (х = P = сonst) и изохорного (х = V = const) процессов. Эти теплоемкости называются изобарной ср и изохорной сv.

Первый закон термодинамики в дифференциальной форме

 

, (1)

 

где d¢Q=mcxdT – элементарное количество теплоты, подводимой к термодинамической системе, затрачивается на увеличение её внутренней энергии dU и на элементарную работу d¢A = рdV, совершаемую системой против внешних сил.

Теплота, внутренняя энергия и работа, приходящиеся на единицу массы вещества называются удельными, и обозначаются соответственно q, u и l, Дж/кг.

Рассмотрим два термодинамических процесса для m кг вещества:

1) Однородное вещество нагревается при постоянном объёме
(V = const). В этом случае dV = 0 и работа d¢A = PdV = 0, следовательно, вся теплота d¢Q, подведенная к веществу, идёт на увеличение его внутренней энергии dU:

md′q = mcvdT = mdu. (2)

Т.к. величина du является полным дифференциалом, то из (2) следует, что удельная изохорная теплоемкость равна

cv =

2) Вещество нагревается при постоянном давлении (P = const).

В этом случае теплота, подводимая к веществу, идёт не только на увеличение его внутренней энергии dU, но и на совершение системой работы d¢A против внешних сил:

 

d¢Q = dU + d¢A (3)

 

Следовательно, удельная теплоёмкость при постоянном давлении cp больше удельной теплоёмкости при постоянном объёме c , т.е. cp >c .

Первый закон термодинамики для изобарного процесса (dР = 0) можно представить в следующем виде

mcpdT = m(du + Рdυ) = m[d(u+Рυ)- υdР] = mdi, (4)

где i = u+ Рυ – удельная энтальпия вещества (параметр его состояния), Дж/кг.

Для изобарного процесса величина υdР = 0. Отсюда следует, что удельная изобарная теплоемкость вещества равна:

cp =

Установим связь между удельными и молярными теплоёмкостями идеального газа для этих процессов. Учитывая, что внутренняя энергия и энтальпия идеального газа зависят только от температуры, а Рυ = RT/M, из (4) получим

d(iu) = d(Рυ) или (ср - cv)dT =R/M dT.

Отсюда следует, что

ср - cv = R/M.

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.