2 Лабораторная работа №2. Изотермическое сжатие воздуха

2.1 Цель работы

Цель работы – изучение закономерностей изменения параметров состояния идеального газа (воздуха) при изотермическом процессе, расчет работы процесса и изменений калорических функций (энтропии).

2.2 Задание

1) Получить экспериментальную и расчетную (теоретическую) зависимость объема газа (воздуха) от давления в изотермическом процессе V= (P) при Т=

2) Сравнить экспериментальную зависимость V= (P) (изотерму(кривую)) с теоретической рассчитанной по формуле (2.2).

3) Рассчитать экспериментальную и теоретическую работу изотермического сжатия в процессе двумя заданными состояниями по формуле (2.3) или (2.4).

4) Определить (экспериментально) показатель политропы процесса n в процессе двумя заданными состояниями по формуле (2.12).

5) Рассчитать (экспериментально) изменения энтропии в процессе между двумя заданными состояниями по формуле (2.7) или (2.9).

6) Вычислить относительную величину расхождения между значениями работы сжатия и давления, рассчитанную по экспериментальной и расчетной кривой по формулам (2.2) и (2.4).

2.3 Краткие теоретические сведения

Сухой воздух при давлениях, близких к атмосферному с достаточной степенью точности может считаться идеальным газом. В идеальных газах отсутствуют силы взаимного притяжения и отталкивания между молекулами, а объем самих молекул пренебрежимо мал по сравнению с объемом газа. Связь между параметрами в двух состояниях 1 и 2 равновесного изотермического процесса идеального газа характеризуются уравнением Бойля-Мариотта

(2.1)

или для m кг газа

, (2.2)

где идеальный объем газа, ; V=m – объем газа, .

Экспериментальная работа изменения объема газа в изотермическом процессе между состояниями 1 и 2 определяется по формуле (для 1 кг газа)

, Дж/кг (2.3)

или для m кг газа

, Дж (2.4)

где m (кг) масса рабочего тела в каждом опыте в бюретке 6, кг. Ее можно найти по уравнению состояния идеального газа:

m= , кг (2.5)

где R =287 Дж/(кг·К)– газовая постоянная воздуха.

Внутренняя энергия и энтальпия газа в изотермическом процессе не меняется, поэтому из первого закона термодинамики ( ) работа изменения объема и количество теплоты, полученное телом, равны между собой.