link4536 link4537 link4538 link4539 link4540 link4541 link4542 link4543 link4544 link4545 link4546 link4547 link4548 link4549 link4550 link4551 link4552 link4553 link4554 link4555 link4556 link4557 link4558 link4559 link4560 link4561 link4562 link4563 link4564 link4565 link4566 link4567 link4568 link4569 link4570 link4571 link4572 link4573 link4574 link4575 link4576 link4577 link4578 link4579 link4580 link4581 link4582 link4583 link4584 link4585 link4586 link4587 link4588 link4589 link4590 link4591 link4592 link4593 link4594 link4595 link4596 link4597 link4598 link4599 link4600 link4601 link4602 link4603 link4604 link4605 link4606 link4607 link4608 link4609 link4610 link4611 link4612 link4613 link4614 link4615 link4616 link4617 link4618 link4619 link4620 link4621 link4622 link4623 link4624 link4625 link4626 link4627 link4628 link4629 link4630 link4631 link4632 link4633 link4634 link4635 link4636 link4637 link4638 link4639 link4640 link4641 link4642 link4643 link4644 link4645 link4646 link4647 link4648 link4649 link4650 link4651 link4652 link4653 link4654 link4655 link4656 link4657 link4658 link4659 link4660 link4661
Максимов Александр Сергеевич
Должность:Журналист
Группа:Команда портала
Страна:Россия
Регион:Санкт-Петербург
ИЗУЧЕНИЕ АДИАБАТНОГО ПРОЦЕССА В ГАЗЕ НА УСТАНОВКЕ ЛАБОРАТОРИИ "L-микро"

Россия, г.Санкт-Петербург

ГБОУ СОШ №447
Учитель физики
Некрасов Александр Григорьевич

ИЗУЧЕНИЕ АДИАБАТНОГО ПРОЦЕССА В ГАЗЕ НА УСТАНОВКЕ ЛАБОРАТОРИИ

"L-микро"

Адиабатный процесс изучается в базовой школе наряду с другими изопроцессами. Для проведения лабораторных работ в 10 классе был предложен новый набор по молекулярной физике [1]. Однако лабораторной работы по изучению адиабатного процесса в нем нет. Встал вопрос, а нельзя ли его изучить на установке L- микро, предназначенной для демонстрации изотермического процесса (рис.1) [2]. Здесь 1 герметичный резервуар (полупрозрачный цилиндр из пластика), составляющий единую конструкцию с датчиком изменения объема 3. Объем резервуара изменяется при движении внутри него поршня 2, осуществляемого

вручную за счет вращения винта 4. С поршнем жестко связана подвижная часть датчика изменения объема. Давления газа измеряется датчиком абсолютного давления 5, который присоединяется к цилиндру с помощью вакуумного шланга 6. Хорошо известно, что адиабатным называется процесс, идущий без теплообмена с окружающей средой. При этом сосуд с газом теплоизолируется (укутывается в «шубу»). Если этот газ

Рис.1

будет расширяться и производить работу, затрачиваемую на увеличение интенсивности направленных механических движений, связанных с поршнем тел, то эта работа совершается за счет уменьшения своей внутренней энергии. И, соответственно, температура газа упадет. Уравнение адиабатного процесса имеет вид:

pVγ = const, (1)

где γ = Cp / Cv > 1.

Благодаря снижению температуры адиабата всегда будет круче изотермы. Адиабатный процесс можно осуществить и без применения теплоизолирующей «шубы». Пусть даже сосуд не теплоизолирован и при понижении температуры расширяющегося газа к нему идет через стенки поток тепла, пропорциональный перепаду температур ΔТ и времени теплообмена τ. Тогда общее количество тепла, полученное газом ΔQ = α ΔT τ, может быть сделано сколь угодно малым не только при коэффициенте теплообмена α = 0, но и при τ → 0, т.е. при практически мгновенном расширении газа. Качественно охлаждение газа можно увидеть по образованию тумана в сосуде, а количественно при регистрации температуры температурным датчиком. Именно второй способ мы и рекомендуем. Если при изучении изотермического процесса требуется после уменьшения объема газа выжидать 3-5 минут, чтобы газ (воздух) пришел в равновесное состояние, то быстро уменьшая объем газа (с интервалом 2-4 с), можно получить адиабатный процесс. На рис.2 приведена для примера индикаторная диаграмма адиабата. Поскольку любой

процесс изменения макроскопических параметров (V, T, p) можно представить как последовательность бесконечно малых изотермических участков, что хорошо заметно на рис.2 при увеличении и имеет важное значение для понимания квазистатического процесса. На рис.3 представлена одновременно изотерма и адиабата. При проведении опыта

Рис.2

действительно наблюдалось появление тумана в сосуде. Показатель

Рис.3 Рис.4

адиабаты γ определяется по формуле (1) с учетом изотермичности процесса 1 — 3 (p1V1 =

= p2V2) и изохорности процесса 2 — 3 (V3 = V2). Искомая формула равна:

γ = ln(p2 / p1) / ln(p3 / p1). (2)

По данным рис.3 можно определить γ. Наши оценки дают значения для γ близкие к 1,4.

Таким образом, можно рекомендовать установку лаборатории L-микро по молекулярной физике для исследования и демонстрации адиабатного процесса.

Литература

  1. Учебное оборудование для кабинетов физики общеобразовательных учреждений. Под ред. Г. Г. Никифорова. 3-е издание, стереотипное. М.: Дрофа. 2008. С.71.
  2. Хоменко С. В., Чарушин А. В. Газовые законы и свойства насыщенных паров. Руководство по выполнению работ. — М.: МГИУ. 2007. 30с.
Наши услуги



Мир учителя © 2014–. Политика конфиденциальности