Экспериментальная часть

Изотермическое сжатие воздуха

Цель работы: изучение изотермического процесса сжатия воздуха

План изучения темы:

1) Изучить теоретический материал, изложенный в ПРИЛОЖЕНИИ 3

2) Выполнить лабораторную работу согласно схемы ООД

3) Построить изотермы сжатия воздуха для трех температур в координатах Pv

4) Построить изотермы сжатия воздуха для трех температур в координатах Pv используя уравнение Ван-дер-Ваальса, оценить (в %) степень расхождения реального процесса сжатия воздуха и теоретического процесса

5) Подготовиться отвечать на контрольные вопросы по теме

Используемое оборудование: U – образные бюретки, штатив, компрессор с разными режимами подачи воздуха (3 различных режима), линейка, секундомер, водяная баня, лед, подогретая вода.

№	Этап эксперимента	Схема ООД
	Подготовка эксперимента при комнатной температуре	Измерить температуру воздуха в помещении и воды в колбе. При необходимости подогреть воду до комнатной температуры. Воду залить в бюретку (уровень жидкости в бюретке должен быть 10–15см). К одному колену подсоединить компрессор, на другом отметить уровень жидкости.
	Определение удельного объема воздуха в бюретке при комнатной температуре	Измерить на одном из колен бюретки высоту столба воздуха под пробкой с помощью линейки. Вычислить объем, занимаемый воздухом по формуле , где - постоянная (ее расчет см. в пункте «обработка результатов измерений»)
	Изотермическое сжатие воздуха при комнатной температуре	Включить компрессор и наблюдать процесс сжатия воздуха в противоположном колене. При необходимости загерметизировать систему. Отметить произвольно высоту поднятия уровня воды (приблизительно 1-2 см) и засечь время, за которое вода достигнет этого уровня. Время зафиксировать в лабораторном журнале. Повторить опыт на первом режиме компрессора не менее 3-х раз. Выполнить тот же опыт еще на двух режимах компрессора. Провести расчеты согласно пункту «обработка результатов измерений»
	Подготовка эксперимента при повышенной температуре	Подогретую до температуры 50-70 ^0С воду залить в бюретку. Бюретку поместить в кристаллизатор, заполненный подогретой водой той же температуры, что и в бюретке. Дать выстаиться системе в течение 3-5 минут (для выравнивания температур воды и воздуха в бюретке). К одному колену подсоединить компрессор, на другом отметить уровень жидкости. Температуру Т1 данного опыта зафиксиро-вать в момент включения компрессора!
	Определение удельного объема воздуха в бюретке при повышенной температуре	Измерить высоту столба воздуха под пробкой с помощью линейки. Вычислить объем, занимаемый воздухом по формуле , где - постоянная (ее расчет см. в пункте «обработка результатов измерений»)
	Изотермическое сжатие воздуха при повышенной температуре	Опыт и расчеты провести аналогично пункту 3
	Подготовка эксперимента при пониженной температуре	В кристаллизаторе приготовить смесь воды и льда (или снега) с температурой 5-10 ^0С. Эту же воду залить в бюретку. Дать выстаиться системе в течение 5-7 минут (для выравнивания температур воды и воздуха в бюретке). К одному колену подсоединить компрессор, на другом отметить уровень жидкости. Температуру Т2 данного опыта зафиксиро-вать в момент включения компрессора!
	Определение удельного объема воздуха в бюретке при пониженной температуре	Измерить высоту столба воздуха под пробкой с помощью линейки. Вычислить объем, занимаемый воздухом по формуле , где - постоянная (ее расчет см. в пункте «обработка результатов измерений»)
	Изотермическое сжатие воздуха при пониженной температуре	Опыт и расчеты провести аналогично пункту 3
	Построение изотерм сжатия воздуха в системе координат Pа-v.	По полученным экспериментальным данным построить изотермы для трех температур (комнатной, Т1 и Т2). Построения выполнить на миллиметровой бумаге в одной системе координат. Проанализировать расположение изотерм сжатия в зависимости от температуры эксперимента. Записать выводы.
	Построение изотерм сжатия воздуха в системе координат P-v используя уравнение Ван-дер-Ваальса	Используя полученные в эксперименте удельные объемы воздуха, определить по уравнению Ван-дер-Ваальса соответствующие им давления (расчет см. в пункте «обработка результатов измерений») По расчетным данным построить теоретические изотермы сжатия воздуха для трех температур (комнатной, Т1 и Т2). Построения выполнить на миллиметровой бумаге в той же системе координат, что и экспериментальные кривые, но карандашом другого цвета. Проанализировать расположение теорети-ческих изотерм сжатия относительно построенных по экспериментальным данным. Записать выводы.

Дата добавления: 2017-02-01