Fizika” fanidan laboratoriya ishlarini bajarish bo’yicha 5320300 – «Texnologik mashina va jihozlar»

4. Bajarilgan laboratoriya ishi bo’yicha hisobot tayyorlash.
4.1. Ishning nomi va tartib raqami yoziladi.
4.2. Ishning maqsadi. Bunda bajarilgan laboratoriya ishida tajriba yo’li bilan aniqlanishi kerak bo’lgan fizik kattalik ko’rsatiladi.
4.3. Ishchi formula. Bunda aniqlanishi kerak bo’lgan kattalikning hisoblab topilgan ishchi formulasi va formulaga kirgan kattaliklarning nomi, shuningdek topilishi kerak bo’lgan kattalikning o’lchov birligi SI sistemada ko’rsatiladi.
4.4. Jadval yoki grafik. Bunda jadvalga o’lchash natijalari va hisoblab topilgan kattaliklar, absolyut va nisbiy xatoliklarning qiymatlari yoziladi. Agar qo’llanma bo’yicha talab qilinsa, fizik kattaliklarning bog’liqlik grafigi chiziladi.
4.5. Xulosa. Xulosada tajribadan olingan natijaning mazmuni qisqacha bayon qilinadi.

ESLATMA. Ish yuzasidan tayyorlangan hisobotni alohida varaqqa yoki o’quv daftariga yozish mumkin.

L A B O R A T O R I Ya I SH I №2

RICHARD METODI BILAN HAVO UCHUN ADIABATA KO’RSATKICHINI C_p/C_V ANIQLASH

Ishning maqsadi
Po’lat zoldirning ossillyattsiya davrini o’lchash.
Havo uchun adiabata koeffitsientini aniqlash.


Nazariy ma’lumotlar
Gazlarning kinetik nazariyasi ideal gazlarning adiabata koeffitsientini ko'rsata oladi. Gazning ichki energiyasini U unga tashqaridan uzatilayotgan issiqlik miqdorini ΔQ oshirish yoki uning ustida mexanik ish ΔW bajarish orqali o'zgartirish mumkin:
(1)
Holatni adiabatik o'zgartirishlarda tashqi atrof muhit bilan issiqlik almashinuv bo'lmaydi. Shu sababli issiqlik miqdori o'zgarmaydi: ΔQ = 0 (ya'ni entropiya doimiy qoladi).Ideal gaz qonunidan pv = mRT ,ΔU= C_vmΔT hamda (1) tenglamadan Puasson tenglamasi kelib chiqadi, u temperatura o'zgarganda holatning adiabatik o'zgarishini ifodalaydi:
(2)
bu yerda k adiabata ko’rsatkichi va u quyidagicha aniqlanadi: va
(3)
Cp - doimiy bosimda solishtirma issiqlik sig'imi Cv - doimiy hajmda solishtirma issiqlik sig'imi
C_P bilan C_V haqida nazariy bashorat qilish
Bir mol ideal gazni doimiy hajmda (izoxorik jarayon) AT gacha qizdirish uchun quyidagi energiya kerak bo'ladi:
(4)
bu yerda Cv molyar issiqlik sig'imi. Doimiy hajmda holatning o'zgarishida mexanik ish bajarilmaydi, ya'ni (1) tenglamada ΔW = 0. Shunday qilib, sistemaga berilayotgan issiqlik ΔQ faqat zarrachalarning kinetik energiyasini oshiradi. Gazlar kinetik nazariyasidagi zarrachalar erkinlik darajasi bo'yicha energiyaning bir tekis taqsimlanishi qonuniga asosan zarrachalar o'rtacha kinetik energiyasining ortishi quyidagicha aniqlanadi:
(5)
bu yerda f - bir zarrachaga topg'ri keladigan erkinlik darajasining soni, R - universal gaz doimiysi, ΔT - temperaturaning o'zgarishi.
(4) va (5) formulalarni taqqoslashdan ideal gazning molyar issiqlik sig'imi faqat gaz molekulasining erkinlik darajasi bilan aniqlanishi kelib chiqadi:
(6)
Bir atomli gazlarning zarrachalari faqat uchta erkinlik darajasiga ega bo'ladi. Bir atomli gazlarda o'rtacha issiqlik energiyalarida (~ 25 meV) burchak momentlarining kvantlanishi natijasida aylanma erkinlik darajasining yuzaga kelishi kuzatilmaydi. Ikki atomli va chiziqli ko'p atomli molekulalar aylanma erkinlik darajalariga ega. Ammo, o'q bo'yicha inersiya momenti kichik bo'lganligi sababli, ikki atomli va chiziqli ko'p atomli molekulalar molekulyar o'qqa nisbatan faqat perpendikulyar aylanadi.
Chiziqli molekulalar uchta ilgarilanma erkinlik darajasiga qo'shimcha 2 ta aylanma erkinlik darajasiga ega (f = 5). Xona haroratida faqat nochiziqli molekulalar uchun barcha uchta aylanma erkinlik darajasi qo'zg'aladi (f = 6).
Ideal gaz qonunini qo'llash, erkinlik darajasi soni bilan adiabata ko’rsatkichi orasidagi quyidagi munosabatni olishga imkon beradi (jadval 1 ga qarang):
(7)
Richard metodi bo’yicha C_P/C_V nisbatni aniqlash
Bu tajribada gazli trubkaga kiritilgan va gaz hajmini zich bekituvchi po'lat zoldirning tebranish davri orqali havoning adiabata ko’rsatkichi k aniqlanadi.
1-rasmga binoan, agar ballondagi bosim p atmosfera bosimi p_o bilan po'lat zoldir og'irligi yuzaga keltirayotgan bosim yig'indisiga teng bo'lsa, shisha trubkadagi zoldir muvozanat holatida bo'ladi
(8)
bu yerda m - po'lat zoldir massasi, g - erkin tushish og'irligi, S - Shisha trubkaning ko'ndalang kesimi yuzasi.
Zoldir muvozanat holatidan x masofaga siljisa, unda bosim dp ga o'zgaradi. Shu sababdan F = S*dp kuch po'lat zoldirni harakatlantiradi va unga Nyutonning ikkinchi qonuniga asosan tezlanish beradi:
(9)
mumkin.
Bu jarayon juda tez amalga oshgani uchun, uni amalda adiabatik deb hisoblash mumkin va bu (II) tenglamani differensiyalash orqali kelib chiqadi:
(10)


1-rasm. Richard metodi bilan adiabata ko'rsatgichini k aniqlash uchun tajriba qurilmasi
(11)
Po'lat zoldir shisha trubkaning ichida x masofaga siljiydi deb faraz qilindi, bu esa hajmning o'zgarishiga olib keladi:
(12)
dV ni (11) tenglamaga va dp ni (9) tenglamaga qo'yib, zoldir harakat tenglamasini quyidagi ko'rinishda olamiz:
(13)
(13) formula garmonik ossillyattor tenglamasi hisoblanadi va undan siklik chastotani aniqlash
14)
Bu munosabatdan po'lat zoldir bajarayotgan garmonik ossillyattsiyalarning davrini aniqlash mumkin:
(15)
Bu tenglamadan adiabata ko’rsatkichi uchun quyidagi formulani olish mumkin:
(16)
(16) tenglamadagi tenglik belgisining o'ng tomonidagi barcha miqdorlarni (4π²dan tashqari) tajribada aniqlash mumkin va ular asosida adiabata ko’rsatkichini aniqlash mumkin.
Kerakli asboblar va ashyolar: Marriot kolbasi, ossilliyasion trubka, taymer, aneroid barometr, plastik menzurka, vazelin