wyznaczanie stosunku cp/cv dla powietrza metodą clementa

ĆWICZENIE 10
Ciecze i gazy
WYZNACZANIE STOSUNKU C P /CV DLA POWIETRZA
METODĄ CLEMENTA - DESORMESA
Opis teoretyczny do ćwiczenia
zamieszczony jest na stronie www.wtc.wat.edu.pl w dziale
DYDAKTYKA – FIZYKA – ĆWICZENIA LABORATORYJNE.
Opis układu pomiarowego
Schemat układu pozwalający wyznaczyć współczynnik
C
  P przedstawiony jest na rysunku, gdzie C P  CV  R ,
CV
a stała R=8,32 J/mol K.
Stan I gazu osiąga się przez wtłoczenie do butli B (o objętości
kilkudziesięciu litrów) odpowiedniej ilości powietrza za
pomocą niewielkiej ręcznej pompki P. Operację tę
przeprowadza się przy otwartym kranie K2 i zamkniętym K1.
Po zamknięciu kranu K2 i wyrównaniu temperatury powietrza
wewnątrz butli z temperaturą otoczenia T1, różnicę ciśnień
  g  h1 pomiędzy ciśnieniem atmosferycznym po i
ciśnieniem w butli można wyznaczyć za pomocą manometru
M po odczytaniu wartości h1 na jego skali.
ĆWICZENIE 10
Ciecze i gazy
Stan II osiąga się poprzez krótkotrwałe otwarcie kranu K1 w celu umożliwienia rozprężenia powietrza
zawartego w butli do ciśnienia po. Po zamknięciu kranu temperatura w butli, która przy rozprężeniu
adiabatycznym spadła do T2 rośnie. Ciśnienie wzrośnie wtedy do ( po    g  h2 ). Wartość h2 zostanie
odczytana na skali manometru napełnionego denaturatem.
Przeprowadzenie pomiarów
1. Otworzyć kran K2, zamknąć K1.
2. Za pomocą pompki zwiększyć ciśnienie w butli do wartości odpowiadającej wysokości 20 – 25 cm na skali
manometru. Pompować bardzo powoli, aby nie rozgrzewać gazu!
3. Zamknąć kran K2 i odczekać, aż ustali się różnica poziomów cieczy w manometrze, następnie odczytać tę
różnicę jako h1.
4. Otworzyć kran K1 na stosunkowo krótki okres (~ 2 - 3s), aby zrównać ciśnienie w butli z ciśnieniem
atmosferycznym, a potem go zamknąć.
5. Odczekać do ustalenia się poziomów cieczy w manometrze. W momencie, gdy uzyska on maksymalna
wartość odczytać różnicę poziomów h2 na jego skali.
6. Pomiary według punktów 1 – 5 powtórzyć co najmniej 10 razy, za każdym razem ustalając inną
początkową różnicę ciśnień.
7. Oszacować i zapisać niepewności maksymalne odczytu wysokości h1, h2.
Opracowanie wyników pomiarów
1. Obliczyć wartość  według wzoru  
h1
dla zmierzonych par wartości h1 i h2.
h1  h2
2. Obliczyć wartość średnią arytmetyczną  .
n
3. Obliczyć niepewność standardową wyniku jako odchylenie standardowe średniej
u   
 
2
i
 
i 1
n  1 n
4. Obliczyć niepewność złożoną dla zmierzonych par wartości h1 i h2
2
2
2
2
hi

 

 
  

h1
h1
.
uc    
u h1   
u h2   
u h1   
u h2  gdzie przyjąć u hi  
2
2
3

h

h

h

h


h

h

 1
  2

 1 2
  1 2

5. Porównać wartości niepewności u   z wartościami u c   .
6. Wyznaczyć niepewność względną u r   
u  
oraz poszerzoną U    2u  

7. Porównać wartość  z danymi tablicowymi i wyjaśnić iloma stopni swobody charakteryzuje się badany
gaz?
Zestawić wyniki, przeanalizować uzyskane rezultaty, wyciągnąć wnioski.
Stwierdzić czy cele ćwiczenia:
 wyznaczenie stosunku Cp/Cv dla powietrza,
 wyznaczenie wartości Cp i Cv dla powietrza;
zostały osiągnięte.
ĆWICZENIE 10
Ciecze i gazy
Grupa …....................................................................................................................................................................
3.1 Wartości teoretyczne wielkości wyznaczanych lub określanych:
dla powietrza: Cp/Cv = ….........
Cp = ….........
Cv = ….........
3.2 Parametry stanowiska (wartości i niepewności):
3.3 Pomiary i uwagi do ich wykonania:
Podczas otwierania lub zamykania zaworu należy trzymać za zawór, nie za rurkę!
L.p. Wysokość h1 […..]
Wysokość h2 […...]
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Niepewność pomiaru wysokości …............................................
3.4 Data i podpis osoby prowadzącej......................................................................................................................................