Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Лабораторная работа № 2.2

Все выполненные пункты оформить виде Print Screen или набрать вручную. Разработанную БД представить графически и в табличном виде (указать тип полей).

1. создайте несколько БД, одну из них по своему варианту (см. документ «Самостоятельная работа.doc»);

2. выведите список всех БД;

3. удалите ненужные базы данные (оставьте БД по вашему варианту);

4. установите данную БД текущей;

5. создайте все необходимые таблицы (не забудьте установить связи между таблицами);

6. проверьте все ли таблицы созданы;

7. проверить, правильно была ли таблица создана в соответствии с планом;

8. добавьте один столбец в любую таблицу (например «Описание»), просмотрите таблицу;

9. измените один из столбцов таблицы;

10. измените имя одной из таблицы;

11. удалите ненужный столбец («Описание»);

12. заполните одну таблицу вручную, а остальные с помощью загрузки с файла.

Лабораторная работа № 2.2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПУАССОНА ПО МЕТОДУ КЛЕМАНА-ДЕЗОРМА

Цель работы: изучение тепловых процессов в идеальном газе и экспериментальное определение коэффициента Пуассона.

Приборы и принадлежности: установка, насос, измерительная линейка.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ

Равновесное состояние термодинамической системы характеризуется совокупностью величин, называемых параметрами состояния. В простейших случаях параметрами состояния являются давление p, объем V и абсолютная температура T.

Уравнение, устанавливающее связь между p, V, T, называется уравнением состояния.

В явном виде уравнение состояния известно только для некоторых систем. Например, уравнение состояния идеального газа имеет вид:

Равновесным состоянием термодинамической системы называется такое состояние, которое не изменяется со временем, причем эта неизменность параметров не обусловлена каким-либо внешним относительно данной системы процессом.

Состояние равновесия не означает, что в термодинамической системе нет никакого движения. Например, в газе, который находится в состоянии термодинамического равновесия, молекулы интенсивно движутся. Равновесие термодинамической системы есть равновесие статическое. Оно характеризуется тем, что мгновенные значения параметров состояния близки к средним, и тем, что статическое равновесие является наиболее вероятным состоянием.

На диаграмме состояния равновесное состояние изображается точкой.

Если состояние системы со временем изменяется, то это значит, что в системе происходит процесс. Различают нестатические и квазистатические (равновесные) процессы.

Всякий процесс это, в принципе, нарушение состояния равновесия. Пусть идеальный газ находится в цилиндре с подвижным поршнем. Если быстро отпустить поршень так, что за время объем уменьшился на очень малую величину , то при этом плотность газа возрастает, прежде всего, вблизи поршня, и, кроме того, молекулы слоя газа, прилегающего к поршню, получат за счет совершенной работы над газом дополнительную энергию, и температура этого слоя повысится. Таким образом, состояние равновесия газа окажется нарушенным. Через некоторое время τ молекулы снова равномерно распределятся по всему объему, а полученная молекулами дополнительная энергия распределится между всеми молекулами, и снова установится состояние равновесия.

Процесс перехода системы из неравновесного состояния в равновесное называется релаксацией.

Если скорость изменения объема гораздо больше скорости восстановления равновесия , то процесс изменения объема будет нестатическим.

Если скорость изменения объема много меньше скорости восстановления равновесия тогда изменением состояния системы в любой момент времени можно пренебречь, считая, что система последовательно переходит из одного состояния равновесия в другое, бесконечно близкое к нему. Такой процесс называется квазистатическим.

Подобные рассуждения можно привести относительно изменения и других параметров состояния.

На диаграмме состояния квазистатический процесс изображается непрерывной линией. Остановимся на рассмотрении квазистатических процессов. В основу классификации термодинамических процессов можно положить признак неизменности какого-нибудь из параметров состояния или величин, являющихся функциями параметров состояния. Такие процессы, когда тот или иной параметр остается неизменным в течение процесса, называются ИЗОПРОЦЕССАМИ.

Процесс, происходящий при постоянном давлении (p = const), называется ИЗОБАРИЧЕСКИМ, при постоянном объеме (V = const) – ИЗОХОРИЧЕСКИМ, при постоянной температуре (T = const) – ИЗОТЕРМИЧЕСКИМ. Если процесс протекает без теплообмена, то его называют АДИАБАТИЧЕСКИМ. При квазистатическом адиабатическом процессе сохраняется энтропия системы (S = const), поэтому адиабатический процесс называют иначе изоэнтропийным.

Для идеального газа соответствующие процессы описываются уравнениями:

Гей-Люссака

Шарля

Пуассона

где

коэффициент Пуассона, равный отношению изобарной и изохорной теплоемкостей идеального газа.

Внутренняя энергия Е системы при адиабатическом процессе изменяется за счет работы.

поэтому согласно (8) можно записать

отсюда

При адиабатическом расширении (dV > 0) идеальный газ охлаждается (dT < 0), а при сжатии (dV < 0) – нагревается (dT > 0).

Если в (10) подставить вместо давления

учитывая, что R = Cμp·CμV (соотношение Майера), то получим

Проинтегрировав (11), получаем

Уравнение Пуассона в параметрах T, V. Заменяя в (12) T~pV согласно (1), можно выразить уравнение Пуассона в параметрах p, V (5).

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПУАССОНА

Коэффициент Пуассона можно измерить с помощью прибора Клемана-Дезорма (рис. 1), состоящего из стеклянного баллона с воздухом, насоса и водяного манометра.

В баллон накачивается с помощью насоса воздух. При этом давление воздуха в баллоне повысится и станет равным

где - превышения давления в баллоне над атмосферным р₀ после изохорического нагрева, - разность уровней в коленах манометра.

Учтем (13) и (14)

В нашем эксперименте

Поэтому можно записать

Откуда находим

или, учитывая, что

получим

Таким образом, экспериментальное определение коэффициента Пуассона сводится к измерению разностей уровней манометра и .

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. В баллон с помощью насоса накачивают немного воздуха. При накачивании, воздух, сжимаемый поршнем насоса, нагревается. Поэтому необходимо выждать некоторое время, чтобы воздух в баллоне принял температуру окружающей среды. После этого измеряют разность уровней в коленах манометра в мм.

2. Открывают кран К, и в тот момент, когда уровень жидкости в коленах манометра сравняется, кран закрывают. Выждав 2-3 минуты, когда газ, охлажденный при адиабатическом расширении, нагреется до комнатной температуры, измеряют разность уровней манометра .

3. По формуле (19) вычислите значение коэффициента Пуассона.

4. Измерения повторите 5-7 раз.

5. Найдите среднее значение коэффициента Пуассона.

6. Выразите коэффициент Пуассона для идеального газа через число степеней свободы. Найдите теоретическое значение , считая воздух мономолекулярным двухатомным газом.

7. Вычислите расхождение между экспериментальным и теоретическим значением .

Протокол испытаний

№ опыта					Теоретическое значение

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какое состояние термодинамической системы называется равновесным?

2. Что такое квазистатический процесс?

3. Какой газ называется идеальным?

4. Сформулируйте и запишите изопроцессы с идеальным газом.

5. Что такое коэффициент Пуассона? Выразите коэффициент Пуассона для идеального газа через число степеней свободы.

6. Сформулируйте первое начало термодинамики.

7. Перечислите, какие физические величины являются функциями состояний, какие – функциями процессов.

8. Почему внутренняя энергия идеального газа не зависит от объема?

9. Выведите уравнение Пуассона.