Доклады о будущих и современных технологиях

ОПТИМИЗАЦИЯ ИЗМЕРЕНИЙ ПОКАЗАТЕЛЯ АДИАБАТЫ ПО МЕТОДУ КЛЕМАНА-ДЕЗОРМА

А. А. Грибкова, Н. Н. Симаков

Научный руководитель - Н. Н. Симаков, д-р физ.-мат. наук, профессор

Ярославский государственный технический университет

Используя известный метод Клемана-Дезорма, экспериментально оп­ределяют показатель у в уравнении адиабаты Пуассона Р^У^сот! для воз­духа, равный отношению СР/СУ = у его теплоемкостей при постоянном давлении СР и постоянном объеме СУ.

Для этого в сосуде с газом с помощью насоса создают избыточное давление Р1 = р^Н]_, которое после установления равновесия измеряют по разности высот Ь1 столбиков воды в и-образном манометре.

Затем, открыв кран, часть газа из сосуда адиабатически выпускают до выравнивания давления в сосуде с внешним атмосферным давлением, по­сле чего кран резко закрывают.

Выждав 1-2 минуты до выравнивания температуры воздуха внутри со­суда и снаружи, снова измеряют установившееся избыточное давление воздуха в сосуде Р2 = р• g• к2. Искомая величина рассчитывается по формуле

У = Р1/(Р1 - Р2) = Н1/(к1 - Й2). (1)

Очень часто полученное в эксперименте значение у, оказывается за­метно (на 15 %) заниженным по сравнению с ожидаемым табличным или теоретическим значением

У = (( + 2)/1 = 7/5 = 1,40. (2)

Здесь { = 5 - число степеней свободы двухатомных молекул воздуха.

Анализ возможных источников ошибок показал, что наиболее частой и важной причиной являются утечки воздуха из-за негерметичности насо­са, сосуда, крана и шлангов. Другим критичным фактором является запаз­дывание с закрыванием крана, после адиабатного выпуска части газа из со­суда. В течение времени запаздывания происходит изобарное нагревание воздуха в сосуде. А сразу после закрытия крана - изохорное нагревание с повышением избыточного давления газа до Р22<Р2,. Запаздывание при за­крывании крана приводит к занижению величин Р2 и Н2 в формуле (1) и, как следствие, занижению значения у.

Напротив, если закрывать кран немного раньше, чем сравняются дав­ления воздуха внутри сосуда и снаружи, и учесть в формуле (1) этот ос­тавшийся дисбаланс, то ошибки измерений могут быть уменьшены.