Методические указания к выполнению лабораторных занятий по дисциплине «физика» Алмалык 2020

Описание прибора и метода работы


Экспериментальная установка состоит из стеклянного баллона B (рис. 7.1), соединенного с манометром М и с насосом. Посредством крана K₂ баллон B может быть соединен с атмосферой. Если при помощи насоса накачать в баллон некоторое количество воздуха, то давление и температура воздуха внутри баллона повысятся. В последствие теплообмена воздуха с окружающей средой через некоторое время температура воздуха, находящегося в баллоне, сравняется с температурой внешней среды t₁.
Давление, установившееся в баллоне,
p₁Hh₁,
где H – атмосферное давление, h₁ – добавочное давление, измеряемое разностью уровней жидкости в манометре.
Таким образом, состояние воздуха внутри баллона, которое назовем состоянием I, характеризуется параметрами
p₁Hh₁, V₁ и t₁.
Если открыть на короткое время кран K₂, то воздух в баллоне будет расширяться. Этот процесс расширения можно считать адиабатическим. Давление в сосуде становится равным атмосферному Н, температура газа понизиться до t₂, а объём будет равен V₂.
Следовательно, в конце адиабатического процесса, что назовем состоянием II, параметры будут:
H, V₂ и t₂₁.
Применяя к состояниям I и II уравнение (7.15), получим:
(Hh₁)V₁^HV₂^,
 . (7.16)
Охладившийся при расширении воздух в баллоне через некоторое время вследствие теплообмена нагреется до температуры внешней среды t₁: давление возрастает до некоторой величины
p₂Hh₂,
где h₂ – новая разность уровней в манометре; объём воздуха не изменится и будет равен V₂.
Таким образом, это состояние воздуха, которое назовем состоянием III, характеризуется параметрами
p₂Hh₂, V₂ и t₁.
Так как в состояниях I и III воздух имеет одну и туже температуру (процесс изотермический), то применяем закон Бойля–Мариотта (pVconst):
(Hh₁)V₁(Hh₂)V₂,
 . (7.17)
Возведя обе части уравнения (7.17) в степень 
 , (7.18)
и пользуясь выражением (7.16) и (7.18), получим:
 .
Логарифмируя последнее выражение и решая относительно , находим:
 .
Так как давления H, H+h₁ и H+h₂ мало отличаются друг от друга, то разности логарифмов можно принять пропорциональными разностями самих давлений и приближенно положить
 ,
 . (7.19)
Формула (7.19) является расчетной формулой для определения коэффициента Пуассона.