Laboratoriya ishi mavzu

LABORATORIYA ISHI
Mavzu: Richard metodi bilan havo uchun adiabata ko’rsatgichini C_P/C_V aniqlash.
Ishning maqsadi:
1. Po’lat sharning ossillyasiya davrini o’lchash.
2. Havo uchun adiabata koeffisiyentini aniqlash.
Kerakli asboblar: 1ta Marriot kolbasi, 10l; 1ta Ossillyasion trubka; 1 ta sekundomer; 1 ta Aneroid barometr; 1ta Plastik menzurka, 1000 ml; 1 taVazelin, 50 g.
Nazariy ma’lumotlar
Gazlarning kinetik nazariyasi ideal gazlarning adiabata koeffisiyentini ko’rsata oladi. Gazning ichki energiyasi U ni unga tashqaridan uzatilayotgan issiqlik miqdori ΔQ ni oshirish yoki uning ustida mexanik ish ΔA bajarish orqali o’zgartirish mumkin:
dU = dQ + dA (1)
Holatni adiabatik o’zgartirishlarda tashqi atrof muhit bilan issiqlik almashinuv bo’lmaydi. Shu sababli issiqlik miqdori o’zgarmaydi: dQ = 0 (ya’ni entropiya doimiy qoladi). Termodinamikaning 1-qonuni
(2)
ko’rinishni oladi. Ish va ichki energiya ifodalari
(3)
(3) ga tengligidan, (2) ifodaga qo’ysak
(4)
(4) tenglik xosil bo’ladi. Idial gaz holat tenglamasini
(5)
(6)
ko’rinishidan, hamda (4) ifodadan

(7)
(7)ifodaga ega bo’lamiz. (7)ni (6) ga qo’ysakva quyidagi amallarni bajarsak:







(8)
(8) Puasson tenglamasi kelib chiqadi, u temperatura o’zgarganda holatning adiabatik o’zgarishini ifodalaydi: bu yerda adiabata ko’rsatgichi va u quyidagicha aniqlanadi:
= Cp/C_V va C_P=C_V+ R (9)
bu yerda C_P – doimiy bosimda solishtirma issiqlik sig’imi, C_V - doimiy hajmda solishtirma issiqlik sig’imi.
C_P bilan C_V haqida nazariy ma’lumot
Bir mol ideal gazni doimiy hajmda (izoxorik jarayon) ΔT gacha qizdirish uchun quyidagi energiya kerak bo’ladi:
ΔQ=C_µ ΔT (10)
bu yerda C_µ - molyar issiqlik sig’imi. Doimiy hajmda holatning o’zgarishida mexanik ish bajarilmaydi, ya’ni (1) tenglamada dA = 0. Shunday qilib, sistemaga berilayotgan issiqlik dQ faqat zarrachalarning kinetik energiyasini oshiradi. Gazlar kinetik nazariyasidagi zarrachalar erkinlik darajasi bo’yicha energiyaning bir tekis taqsimlanishi qonuniga asosan zarrachalar o’rtacha kinetik energiyasining ortishi quyidagicha aniqlanadi:
(11)
bu yerda i – bir zarrachaga to’g’ri keladigan erkinlik darajasining soni, R – universal gaz doimiysi, ΔT – temperaturaning o’zgarishi. (10) va (11) formulalarni taqqoslashdan ideal gazning molyar issiqlik sig’imi faqat gaz molekulasining erkinlik darajasi bilan aniqlanishi kelib chiqadi:
(12)
Bir atomli gazlarning zarrachalari faqat uchta erkinlik darajasiga ega bo’ladi. Bir atomli gazlarda o’rtacha issiqlik energiyalarida (~25MeV) burchak momentlarining kvantlanishi natijasida aylanma erkinlik darajasining yuzaga kelishi kuzatilmaydi. Ikki atomli va chiziqli ko’p atomli molekulalar aylanma erkinlik darajalariga ega. Ammo, o’q bo’yicha inertsiya momenti kichik bo’lganligi sababli, ikki atomli va chiziqli ko’p atomli molekulalar molekulyar o’qqa nisbatan faqat perpendikulyar aylanadi. Chiziqli molekulalar uchta ilgarilanma erkinlik darajasiga qo’shimcha 2 ta aylanma erkinlik darajasiga ega (i = 5). Xona haroratida faqat nochiziqli molekulalar uchun barcha uchta aylanma erkinlik darajasi qo’zg’aladi (i = 6). Ideal gaz qonunini qo’llash, erkinlik darajasi soni bilan adiabata ko’rsatgichi orasidagi quyidagi munosabatni olishga imkon beradi (1-jadvalga qarang):
(13)
1-Jadval. Ideal gazlar uchun (13) formula bilan hisoblangan adiabata ko’rsatgichlari: