Нефти и газа им. И. М. Губкина
III. Приборы, необходимые для выполнения работы
жүктеу/скачать 0,62 Mb.
|
Lab150
| III. Приборы, необходимые для выполнения работы
Прибор Клемана-Дезорма, с помощью которого можно определить величину (рис. 1). Он представляет собой баллон А (на 10 л) с воздухом, накачиваемым ручным насосом Н до некоторого давления p, избыток которого над атмосферным определяется по водяному манометру, соединенному с баллоном А резиновым шлангом Ш. Для осуществления быстрого (адиабатного) расширения воздуха из баллона А в атмосферу служит клапан К. Рис. 1 Выделим (мысленно) внутри воздуха, находящегося в баллоне А, некоторую массу m и проследим за изменением ее состояния во время опыта при одновременном изменении давления p и температуры T. Если клапан К открыт, то давление в сосуде равно атмосферному ; температура воздуха в сосуде равна – температуре окружающей среды. Тогда параметрами мысленно выделенной массы воздуха будут , , где – объем рассматриваемой массы воздуха при давлении и температуре . Если теперь закрыть клапан К и накачать с помощью насоса в сосуд некоторое количество воздуха, то рассматриваемая нами масса воздуха сожмется, а температура и давление ее повысятся. Через некоторое время вследствие теплообмена с окружающей средой температура воздуха в сосуде станет равной . Давление же будет равно:
где – окончательная (после установления теплового равновесия с окружающей средой) разность уровней жидкости в манометре. Состояние рассматриваемой массы воздуха определяется теперь параметрами , , – это I состояние выделенной массы воздуха; – объем рассматриваемой массы воздуха при давлении и температуре . Если на короткое время ( 1 2 с) открыть клапан К, то воздух, находящийся в баллоне, быстро (адиабатически) расширится и вследствие этого охлаждается. В конце этого малого промежутка времени, в течение которого клапан К открыт, и баллон сообщается с атмосферой, давление воздуха внутри сосуда станет равным давлению атмосферы , и состояние рассматриваемой массы воздуха будет определяться в этот момент следующими параметрами , , – это II состояние выделенной массы воздуха; – объем рассматриваемой массы воздуха при давлении и температуре . При этом < . Когда давление в сосуде А сделается равным давлению атмосферы (через 1 2 с), клапан К закрывают. Воздух, находящийся в баллоне, начинает нагреваться от до вследствие получения тепла окружающей среды, давление в сосуде начинает повышаться и станет равным:
где – разность уровней жидкости в манометре после того, как температура газа в баллоне станет равной температуре окружающей среды. Рассматриваемая масса воздуха теперь характеризуется параметрами , , – это III состояние рассматриваемой массы воздуха. Итак, рассматриваемая масса воздуха во время опыта находилась последовательно в трех состояниях:
П ереход из состояния I в состояние II происходит адиабатно, из состояния II в – состояние III – изохорно. Рис. 2 На рис. 2 изображены графики процессов: кривая I–II – адиабата, кривая II–III – изохора, кривая III–I – изотерма. Газ в состояниях I–III имеет одинаковую температуру. Переход из состояния I в состояние II описывается уравнением Пуассона:
Параметры состояний I и III удовлетворяют закону Бойля-Мариотта1:
Возведя уравнение (15) в степень и разделив его почленно на (14), получим:
отсюда
Учитывая равенства (12) и (13), получаем, что
и, подставляя их в равенство (16), имеем
Так как , то, разложив в ряд левую часть (17) и ограничившись первым членом разложения, получим
Приравняв правые части (17) и (18), получим следующую формулу:
которая и используется в этой работе для экспериментального определения . жүктеу/скачать 0,62 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|