Метод адиабатического расширения

1. С помощью насоса воздух в баллон нагнетайте до тех пор, пока разность уровней воды в манометре не достигнет 150-200 мм.

2. Когда давление в баллоне полностью установится, показателем чего служит прекращение колебаний уровней жидкости в коленах манометра, произведите отсчет разности уровней воды в манометре h₁.

3. Быстро откройте клапан К и, как только уровни воды в манометре сравняются, быстро его закройте. Когда давление окончательно установится, производят второй отсчет разности уровней в манометре h₂.

Таблица 2

№ п/п	h₁, м	h₂, м	< g>	g_т	i	%
1.
2.
3.
4.
5.

4. Рассчитайте показатель адиабаты по (34). Опыт повторите 5 раз и найдите среднюю величину < g>

5. Данные измерений и вычислений занесите в таблицу. Теоретическое значение показателя адиабаты для воздуха g = 1, 4.

6. Рассчитайте относительную ошибку измерений.

7. Используя выражение показателя адиабаты через число степеней свободы, определите число степеней свободы для молекул воздуха теоретическое значение i=5.

Вопросы к защите работы:

1. Сформулируйте первое начало термодинамики?

2. Каков физический смысл универсальной газовой постоянной?

3. Что называется числом степеней свободы молекулы?

Сделать вывод показателя адиабаты через число степеней свободы молекулы.

4. Что означает теплоемкость при постоянном давлении Ср и при постоянном объеме С_V, почему Ср> С_V ? Запишите уравнение Майера.

5. Как записываются уравнения изотермического, изохорического, изобарического процессов? Как выглядят графики этих процессов?

5. Как записывается уравнение Менделеева - Клапейрона?

6. Как определяется внутренняя энергия и работа расширения идеального газа.

7. Какой процесс называется адиабатическим? Запишете уравнение Пуассона?

8. Какие волны называются когерентными? Что такое интерференция волн?

Лабораторная работа № 5

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОДУЛЯ ЮНГА

ПО ДЕФОРМАЦИИ РАСТЯЖЕНИЯ

Цель работы: Экспериментальная проверка закона Гука и определение модуля Юнга.

Оборудование: лабораторные установки, набор грузов.

Теоретическое введение

Под действием приложенных к нему сил всякое реальное тело деформируется, т.е. изменяет свои размеры или форму. Если после прекращения действия сил тело восстанавливает первоначальные размеры и форму, то деформация называется упругой. Деформации, не исчезающие после снятия внешних сил, называются остаточными.

Рассмотрим стержень длиной с площадью поперечного сечения S, к которому приложена сила F, направленная вдоль его оси и действие которой равномерно распределено по всему сечению (рис. 1). Однородные стержни ведут себя при одностороннем растяжении или сжатии подобно пружине, т.е. под действием силы стержень растянется и его длина станет равна .

Величину (1)

называют абсолютным удлинением (деформацией) стержня, а величину

(2)

относительным удлинением (деформацией) стержня.

Величину равную отношению силы F к площади поперечного сечения образца S, на которую действует сила, называют механическим напряжением ,

. (3)

По закону, экспериментально установленному Гуком, в пределах упругости тела, величина относительной деформации прямо пропорциональна приложенному механическому напряжению, т.е.

, (4)

где k – коэффициент упругости. Величина обратная коэффициенту упругости получила название модуля Юнга Е,

. (5)

С учетом (5) закон Гука можно записать в виде

. (6)

Из выражения (6) следует, что при , т.е. модуль Юнга численно равен механическому напряжению, которое растягивает образец вдвое, т.к. при этом .

Величина модуля Юнга определяется только свойствами материала образца и его обработкой.

Рассмотрим диаграмму, полученную при испытании образца на статическое растяжение (рис. 2). Здесь по горизонтальной оси откладывается относительная деформация , а по вертикальной оси – механическое напряжение . На участке ОА диаграммы имеет место упругая деформация, относительное удлинение прямо пропорционально механическому напряжению. Точка А предел упругости. На участке АВ возникает остаточная деформация, т.е. деформация, не исчезающая после снятия внешних сил. Максимальная нагрузка которая действует на образец во время испытания соответствует точке С и определяет предел прочности образца.

Лабораторная установка представляет собой стальную проволоку изменение длины, которой определяется индикатором малых перемещений (рис. 3). Если на подвес положить груз массой , то на проволоку будет действовать сила . Так как площадь поперечного сечения , то механическое напряжение будет равно

. (7)

Экспериментальная часть

1. Запишите из данных лаборатории длину и диаметр испытываемой проволоки.

2. Вращая наружное кольцо индикатора, установите стрелку на нулевое деление

шкалы.

3. На подвес положите груз массой m и определите абсолютное удлинение проволоки под действием этого груза.

4. По формулам (2) и (7) рассчитайте .

Опыт повторите не менее 4 – 5 раз с грузами различной массы.

5. Результаты измерений и расчетов занесите в таблицу 1.

Таблица 1.

№№	м	d м	m кг	м	Па	Е Па	%
1.
2.
3.
4.
5.

6. По полученным данным постройте график зависимости и сравните его с теоретической зависимостью. По графику найдите модуль Юнга и определите погрешность измерения .

Вопросы к защите работы:

1. Что называется деформацией тела? Какая деформация называется упругой? Остаточной?

2. Что называется абсолютной и относительной деформацией?

3. Сформулируйте закон Гука. Физический смысл модуля Юнга.

4. Дайте анализ диаграммы полученной при испытании образца на статическое растяжение.

Лабораторная работа № 6

Предыдущая 1 234 5 6 7 Следующая