SU1469514A1 - Учебный прибор по физике - Google Patents

Abstract

Изобретение Относитс  к определению свойств материалов, может быть использовано в качестве учебного прибора и позвол ет повысить точ- ность измерений. Это достигаетс  тем, что измеритель давлени  5 вьшолнен в виде чашечного манометра, который размещен внутри сосуда 1 и св зан с атмосферой и нагнетйтелем воздуха 3 посредством четырехпозиционного крана 2. 3 ил.

Description

4

а со

СП

Фиа. Г

Изобретение относитс  к учебным приборам по физике, в частности, к учебным приборам дл  демонстрации адиабатического процесса .

Цель изобретени  - повьшение точности измерени  отношени  теплоем- костей воздуха при посто нном давлении и посто нном объеме.

На фиг. 1 дан учебный прибор, об- щий вид; на фиг. 2 - четырехпозици- онный кран (исходное положение О ), разрез; на фиг, 3 - то же, вид А на фиг. 2.

Учебный прибор содержит стекл н- ный герметичный сосуд 1 с многопозиционным краном 2, св занный с сосудом нагнетатель воздуха 3 с краном 4, и измеритель давлени  5, св занный с многопозиционным краном 2. Много- позиционный кран 2 выполнен черырех- позиционным и соединен с нагнетателем воздуха 3, а измеритель давлени  5 выполнен в виде чашечного манометра и расположен внутри сосуда 1 При этом чаша манометра св зана с нагнетателем воздуха, а его внешнее колено имеет о тверсти  6 дл  сообщени  с полостью сосуда 1.

ЧетырехпозиционМый кран 2 одно- временно служит герметичной пробкой дл  сосуда 1. На гЬловке 7 четырех- позиционного крана 2 нанесены метки

ИЛИ 111

о

и

3, а на его корпуЧтИ

f У

се - индекс, служащие дл -установки четырехпозиционного крана в соответствующее положение при измерени х. Нагнетателем воздуха 3 может служит небольша  резинова  груша. Размер учебного прибора по высоте не превы шает 30 см.

Учебный прибор работает следуюпцт образом. Головку 7 четырехпозиционного крана 2 устанавливают в исходное положение О (фиг, 2), В этом положении нагнетатель воздуха 3 сообщаетс  через четырехпозиционный кран 2 с внешним коленом чашечного манометра 5, а через отверсти . 6 с сосудом Г, при этом, чаша соединена с атмосферой . .

С помощью нагнетател  воздуха 3 увеличивают давление воздуха в сосуде 1 на 150-20П мм столба жидкости и поворотом головки 7 по часовой стрелке на 90° устанавливают ее в положение Г , при котором нагнетатель воздуха 3 изолируетс  от внешнего колена чашечного манометра 5, следовательно, и от сосуда 1. После выравнивани  температур.и установлени  посто нного избыточного давлени , производ т отсчет разностей уровней h, жидкости в чашечном манометре. Дальнейшим поворотом головки 7 на четверть оборота устанавливают ее

в положение

/ .

Сразу же после сме

щени  головки 7 с положени  1 чаша манометра изолируетс  от атмосферы и сохран етс  в таком состо  тии вплоть до положени  3, при котором снова внутреннее колено чашечного манометра 5 соедин етс  с атмосферой . В положении 2 сосуд 1 соедин етс  каналом большего сечени  с атмосферой и происходит адиабатическое расширение воздуха. Давление в сосуде быстро падает до атмосферного ( хлопок выход щего воздуха ), температура поиижаетс  от комнатной TO до некоторой Т, однако столбик жидкости в измерительном колене манометра продолжает сохран ть прежнее положение.

Быстро перевод т головку 6 четырехпозиционного крана из положени  2 в. положение 3. Сосуд 1 при этом изолируетс , а измерительное колено чашечного манометра 5 соедин етс  с атмосферой. Столбик жидкости плавно, без колебаний начинает сначала падать, а потом, с повышением температуры воздуха до комнатной , начинает плавно подниматьс  При установившемс  давлении (Р) в системе производ т отсчет избыточного давлени  hj,

Последующим поворотом головки че тырехпозиционного крана на 90° привод т прибор в исходное состо ние О и прибор готов к повторному измерению .

Переход системы от первого состо ни  к второму представл ет адиабатический процесс и к нему применимо уравнение Пуассона, которое можно записать в такой форме:

с|ч - - ф /.

(1)

где. у Ср/Су - искома  величина.

Проце сс перехода из второго состо ни  в третье сопровождаетс  изменением всех трех параметров состо ни  при неизменной массе газа К к нему применим закон Клайпейрона:

EiY

Подставл   отношение температур из (2) и fiV из

,V(h,-hj)-S(h,-h,)

в уравнение (I), и реша  его относительно у , получим приблизительно:

.

где k - посто нна  прибора, равна 

Iv-p-g-)

Таким образом определ е тс  по уравнению (3) отношение теплоемкос- тей воздуха при посто нном давлении и посто нном объеме.

Благодар  VoMy, что манометр размещен внутри сосуда и непосредственно св зан с его полостью, устран ютс  искажени , имеющие место, например , при использовании U-образно- го манометра, расположенного вне сосуда , за счет сечени  и толщины соединительных трубок конвекционных потоков воздуха и других факторов. Ввиду того, что необходимо знать изменение объема системы при переходе из одного состо ни  в другое, а врем  выравнивани  давлени  воздуха в

10

15

20

25

30

сосуде с атмосферным меньше, чем установление столбика жидкости измерител  в нулевое положение, переключение должно происходить быстро, что обеспечиваетс  выполнением крана че- тырехпозиционным.

После адиабатического расширени  канал крана, соедин ющий .сосуд с атмосферой , должен быть перекрыт и в этот момент сравнивают уровни жидкости в коленах манометра.

Claims (1)

1. Формула изобрете н-и  

   Учебный прибор по физике, содержащий стекл нный герметичный сосуд с краном, св занный с сосудом нагнетатель воздуха с краном, и измеритель давлени , св занный с краном сосуда, отличающийс  тем, что, с целью повьшени  точности определени  теплоемкости воздуха при посто нном-давлении и посто нном объеме, кран сосуда выполнен четы- рехпозиционным и соединен с нагнетателем воздуха, а измеритель давлени  расположен внутри сосуда и выполнен в виде чашечного манометра, при этом его чаша св зана с нагнетателем воздуха, а внешнее колено имеет отверсти  дл  сообщени  с полостью сосуда.

   Фи. 2

   Фиг.З