Категория
Физика, опубликовано 26.10.2019 17:36

Лаб раб физ

определение изменения энтропии

при изохорическом процессе в газе

цель работы: определить изменение энтропии при изохорическом процессе в газе.

методика эксперимента

если система в обратимом процессе получает бесконечно малое количество теплоты dq при температуре т, то малое изменение энтропии ds равно:

. (3.49)

при изохорическом процессе (v = const) переданное системе количество теплоты dq идет на изменение её внутренней энергии du:

, (3.50)
где m – масса газа; m - молярная масса газа; i – число степеней свободы молекул данного газа; r = 8,31 – универсальная газовая постоянная; dt – изменение температуры газа.

решая совместно (3.49) и (3.50) и выполняя интегрирование, для изохорического процесса в газе получаем:

, (3.51)
где т1 и т2 – начальная и конечная температуры газа.

используем уравнение клапейрона-менделеева для двух произвольных состояний газа, учитывая, что v = const:

отсюда: ® подставляем в (3.51).

следовательно, для изменения энтропии ds газов, близких по своим свойствам к идеальным, при изохорическом процессе получаем:

. (3.52)

в данной работе определяется изменение энтропии при изохорическом охлаждении воздуха в от некоторой начальной температуры т1, установившейся в сосуде сразу после накачки в него некоторого количества воздуха до температуры т2 воздуха в лаборатории. при этом давление воздуха в падает соответственно от значения p1 до значения p2.

на рис. 3.8 лабораторная установка, она состоит из стеклянного б, соединенного шлангами с водяным манометром м и насосом н, имеющим три рабочих положения, которые задействуются с переключателя п.

если поставить переключатель п в положение ²открыто², то в сосуде устанавливается атмосферное давление p0, а разность уровней в коленах манометра равна нулю. температура воздуха в сосуде при этом равна комнатной т2.

поставив переключатель п в положение ²насос², можно накачать в б некоторое добавочное количество воздуха, температура которого в сосуде повысится до т1 а давление станет равным:

, (3.53)
где p0 - атмосферное давление; r - плотность воды; g – ускорение свободного падения; h1 – разность уровней воды в коленах манометра после накачки воздуха в .


так как температура воздуха в т1 выше температуры воздуха в лаборатории т2, то это обусловит передачу тепла из сосуда б через его стенки в окружающую среду. воздух в при этом изохорически охладится, его давление и температура уменьшатся.

при выравнивании температуры воздуха в т1 с комнатной - т2 давление перестанет изменяться и станет равным:

, (3.54)
где h2 – установившаяся после охлаждения разность уровней воды в коленах манометра.

подставляя выражения (3.53) и (3.54) в соотношение (3.52), находим:

.

проведя преобразование последнего выражения, получим расчетную формулу:

. (3.55)

порядок выполнения работы

1. включить насос н в сеть 220 в (см. рис. 3.2).

2. поставить переключатель п в положение ²открыто², уравняв в коленах манометра м положение уровней воды.

3. перевести переключатель в положение ²насос² и накачать воздух в б до значительной разности уровней (20 ¸ 30 см) воды в коленах манометра.

4. снять по шкале манометра показание разности уровней воды в его коленах – h1.

5. вследствие охлаждения, давление воздуха в сосуде будет падать. когда температура воздуха в сравняется с комнатной температурой, давление перестанет изменяться. в этот момент снять показание установившейся разности уровней жидкости в манометре - h2 и занести результаты измерения в таблицу 3.2.

6. пункты 2 - 5 повторить три раза при различных значениях h1.

7. по термометру определить комнатную температуру - т2.

таблица 3.2

h1 h2 ds параметры, постоянные
r = 103 кг/м3 g = 9,8 м/с2 v = м3 т2 = °с




обработка результатов измерений

1. по формуле (3.55) рассчитать изменение энтропии ds для каждого опыта, используя данные таблицы (в единицах си).

2. сделать вывод по проведенному эксперименту:

а) объяснить знак ²-² в полученном результате;

б) объяснить зависимость изменения энтропии от начального давления в сосуде.

контрольные вопросы

1. сформулируйте первое начало термодинамики. как выглядит его запись для изохорического процесса в газе? для других изопроцессов?

2. дайте понятие внутренней энергии системы. запишите выражение для внутренней энергии идеального газа.

3. что такое число степеней свободы? как определяется это число для одно-, двух- и трехатомных молекул?

4. запишите второе начало термодинамики, в чем его отличие от первого начала термодинамики?

5. что определяет энтропия системы?

6. как изменяется величина энтропии в обратимых и необратимых процессах?

7. объясните статистический и термодинамический смысл энтропии.

Ответы

Ответ
Ответ оставил: Гость
Надо изменить передаточные числа на передачах, если ты его уменьшишь, то машина будет медленее разгоняться, но у нее будет больше тяговитость
Ответ
Ответ оставил: Гость
Ну можно предположить так g0 = 9,8 м/с² − ускорение свободного падения у поверхности Земли
R = 6400 км − радиус Земли
g = 1 м/с² − ускорение свободного падения на высоте H над Землёю
=========================================================
H − ? высота

Ускорение свободного падения (напряжённость гравитационного поля Земли) определяется из закона всемирного тяготения:

{g0 = G•M/R²
{g = G•M/(R + H)²

где G − гравитационная постоянная,
M − масса Земли
Выразим из уравнений G•M:

G•M = g•(R + H)² = g0•R²

Мы получили выражение теоремы Остроградского-Гаусса: ускорение
свободного падения обратно пропорционально квадрату расстояния
до центра Земли.
Решим уравнение относительно высоты H:

(R + H)/R = 1 + H/R = √(g0/g)
H = R•[√(g0/g) − 1]

Подставим численные значения:

H = 6400•[√(9,8/1) − 1] = 13640 км

Ответ: H = 13640 км 
ну это же элементарно чего тут не знать (не сочтите за грубость ) 



Ответ
Ответ оставил: Гость
По закону сохранения импульса
0= m1*V1-m2*V2
V2=m1*V1/m2
Ответ
Ответ оставил: Гость
Время прохождения моста равно t=(S+L)/V   поезд пройдет мост, когда последний вагон его минует    V=(S+L)/t    V=(240+360)/120=5 м/с=36 км/ч


Другие вопросы по физике

Вопрос
Физика, опубликовано 09.01.2019 16:01
✅ Ответов: 3 на вопрос по физике: Лаб раб физ определение изменения энтропии при изохорическом процессе в газе цель работы: определить изменение энтропии при изохорическом процессе в газе. методика эксперимента если система в обратимом процессе получает бесконечно малое количество теплоты dq при температуре т, то малое изменение энтропии ds равно: . (3.49) при изохорическом процесс... ты найдешь на сайте. Также ты можешь добавить свой вариант ответа, если считаешь, что он не верен или твой ответ более полный. Пожалуйста, добавляй только правильные ответы.
Вконтакте Youtube