Отчет по лабораторной работе «Теплоемкость идеального газа»

Параметры установки:

v- Количество вещества газа, моль; V- Объем газа, л

p- Давление газа, кПа; Т- Температура газа, К;
ΔТ- Изменение температуры, К; Q- Количество теплоты, кДж;
А- Работа газа, кДж;

ΔU- Изменение внутренней энергии газа, кДж.

Измерения:

Таблица 1 - Начальные значения

Бригада	v, 10^-3кмоль	V0, 10^-3м^3	P0, 10^-3Па
5	2,3	70	200

Таблица 2 - Результаты измерений и расчетов для одноатомного газа

Т, К	300	400	500	600	700	800
QV, кДж	2,87	5,73	8,60	11,47	14,33	17,20
Qp, кДж	4,78	9,56	14,33	19,11	23,89	28,67

Рисунок 2 - График зависимостей теплоты, переданной одноатомному газу, от температуры для изохорического и изобарического процессов

Таблица 3 - Результаты измерений и расчетов для двухатомного газа.

Т, К	300	400	500	600	700	800
QV, кДж	4,78	9,56	14,33	19,11	23,89	28,67
Qp, кДж	6,69	13,38	20,07	26,76	33,45	40,14

Рисунок 3 - График зависимостей теплоты, переданной двухатомному газу, от температуры для изохорического и изобарического процессов

Таблица 4- Результаты измерений и расчетов для трехатомного газа.

Т, К	300	400	500	600	700	800
QV, кДж	5,73	11,47	17,20	22,94	28,67	34,40
Qp, кДж	7,65	15,29	22,94	30,58	38,23	45,87

Рисунок 4 - График зависимостей теплоты, переданной трехатомному газу, от температуры для изохорического и изобарического процессов

Вычисления:

Вычислим теплоёмкость газа при постоянном объёме, исследуемых в данной компьютерной модели:

)_v
Вычислим теплоёмкость газа при постоянном давлении, исследуемых в данной компьютерной модели:
_p
а) Теплоёмкость одноатомного газа при постоянном объёме:
= 23,88 Дж/К
Теплоёмкость одноатомного газа при постоянном давлении:
= 39,82 Дж/К
б) Теплоёмкость двухатомного газа при постоянном объёме:
Дж/К
Теплоёмкость двухатомного газа при постоянном давлении:
Дж/К
в) Теплоёмкость трёхатомного газа при постоянном объёме:
Дж/К
Теплоёмкость трёхатомного газа при постоянном давлении:
Дж/К

Чисел степеней свободы молекул газа:

Вычислим число степеней работы молекул газов, исследуемых в данной компьютерной модели:
𝛾= ; 𝛾= ; i =
Степень свободы молекул одноатомного
газа:
i 3
Степень свободы молекул двухатомного
газа:
i=
Степень свободы молекул трёхатомного
газа:
i=
Молекулу одноатомного газа рассматривают как материальную точку (рис. а), которой приписывают три степени свободы поступательного движения. При этом энергию вращательного движения можно не учитывать
В классической механике молекула двухатомного газа в первом приближении рассматривается как совокупность двух материальных точек, жестко связанных недеформируемой связью (рис.б).

Трехатомные (рис. в) и многоатомные нелинейные молекулы имеют шесть степеней свободы: три поступательных и три вращательных. Жесткой связи между атомами не существует.

Рисунок 5 - Модели молекул различных газов

У водорода, аргона структура молекул близка к наблюдаемой.

Вывод:

Таким образом, мы смогли познакомиться с теплоемкостью идеального газа в изохорическом и изобарическом процессах. Экспериментально подтвердить закономерности изопроцессов. Построить графики различных газов при изохорическом и изобарическом процессах, которые незначительно отличаются друг от друга, возрастают и убывают равномерно. Экспериментально определить, теплоемкости, количества степеней свободы и структуры молекул газа в данной модели. Определили газ, структура молекул которого близка к наблюдаемому – водород, аргон.