Wyznaczanie stosunku C p / C v metodą Clementa - Desormesa
Andrzej Zieliński 17.03.1995 r.
Informatyka godz. 7:30 - 9:00
I Tabela pomiarów :
Lp
h1
h2
h1 - h2
À
1
11.4
2.5
8.9
1.28
2
11.9
2.7
9.2
1.29
3
10.8
8.1
1.33
4
10.6
2.6
8.0
1.32
5
10.5
1.31
6
10.9
8.2
7
10.4
2.2
1.27
8
6.4
1.39
9
12.8
3.2
9.6
10
11.2
3.1
1.38
II Opis ćwiczenia :
Zestaw wykorzystany w tym ćwiczeniu składa się balonu szklanego B o pojemności kilkudziesięciu litrów wypełnionego powietrzem. Balon połączony jest z manometrem wodnym M na którym zaznaczona jest podziałka pozwalająca mierzyć różnicę ciśnień atmosferycznego i ciśnienia powietrza w balonie. Oprócz tego druga rurka łączy balon z pompką P lub z powietrzem atmosferycznym A przez zawór Z.
Rys. schematyczny układu
Ćwiczenie przebiegało w dwóch fazach :
Faza pierwsza - pompką P zwiększałem ciśnienie w balonie - zachodziło sprężanie izotermiczne, po ustaleniu poziomów odczytywałem różnicę ciśnień atmosferycznego i ciśnienia gazu w balonie.
Faza druga - otwierałem zawór aż do wyrównania ciśnień - rozprężanie adiabatyczne, następnie po zamknięciu zaworu zachodziła przemiana izochoryczna (przy stałej objętości). Ciśnienie gazu w balonie wzrasta do stanu równowagi - wtedy odczytywałem różnicę ciśnień po raz drugi.
Fazę pierwszą i drugą powtórzyłem dziesięciokrotnie.
III Obliczenia :
Wartość stosunku Cp/Cv można zapisać w postaci : À=Cp/Cv , gdzie Cp to ciepło molowe przy stałym ciśnieniu (przemiana izobaryczna), a Cv to ciepło molowe wyznaczane podczas izochorycznego ogrzewania gazu.
Wartość À w opisywanym ćwiczeniu możemy również zapisać :
zamianiając ciśnienie p na różnicę poziomów cieczy w manometrze
(p = rgh) ostatecznie otrzymujemy wzór :
Po obliczeniu À dla każdego pomiaru (wyniki podałem w tabeli pomiarów) obliczam wartość średnią À, która wynosi :
IV Obliczenie i dyskusja błędów :
Korzystając z obliczonej wartości średniej À obliczam średni błąd kwadratowy współczynnika À :
gdzie DÀi to odchylenie wartości Ài z kolejnego pomiaru od wartości średniej Às :
V Wnioski :
Wartość współczynnika À dla powietrza suchego wegług tablic wynosi 1.403, pod ciśnieniem 760mm Hg, oraz w temperaturze 15° - warunki
w których zostało przeprowadzone ćwiczenie z pewnością były inne, dlatego też wynik doświadczenia odbiega od wartości umieszczonej w tablicach.
Na wynik oprócz tego wpłynęły również inne czynniki, takie jak niedokładność skali manometru, dla której przyjęliśmy błąd :
Dh1=Dh2 =0.3 cm
wynikający z niemożliwości odczytania dokładnej wartości na lustrzanej skali przyrządu.
Ostateczna wartość współczynnika À otrzymana w ćwiczeniu wynosi :
À = 1.32 ± 0.012
grzeszny_sen