1. Wstęp
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z przemianami gazów i równaniem gazu doskonałego,
opanowanie umiejętności zastosowania pierwszej zasady termodynamiki do przemian gazowych oraz
poznanie metody wyznaczania wartości κ=c
p
/c
v
.
Ilość ciepła potrzebna do ogrzania ciała jest proporcjonalna do jego masy, przyrostu temperatury i
zależy od własności ciała, określonych jego ciepłem właściwym. Ciepło właściwe jest liczbowo równe ilości
ciepła potrzebnej do ogrzania jednostki masy ciała o jeden stopień. Dla gazów ciepło właściwe wyznaczone
przy zachowaniu stałego ciśnienia c
p
jest znacznie większe od ciepła właściwego wyznaczonego przy stałej
objętości c
v
. Stosunek κ=c
p
/c
v
jest wykładnikiem we wzorze Poissona pV
κ
=const opisującym przemianę
adiabatyczną i może on być wyznaczony poprzez wykorzystanie zmiany parametrów gazu zamkniętego w
naczyniu o ściankach źle przewodzącym ciepło i poddawanego określonym przemianom gazowym.
Jeżeli powietrze w naczyniu o temperaturze otoczenia T
1
i ciśnieniu p
1
nieznacznie większym
od atmosferycznego rozprężymy adiabatycznie do ciśnienia atmosferycznego b, jego temperatura
obniży się do wartości T
2
< T
1
. Po zamknięciu zbiornika temperatura gazu po kilku minutach powraca
do wartości T1 i jednocześnie ciśnienie gazu wzrasta do wartości p
2
< p
1
. Różnice ciśnień p
1
- b = p'
oraz p
2
- b = p'' określamy mierząc różnice wysokości słupów cieczy w otwartym manometrze
cieczowym (U-rurce). Są one odpowiednio równe h
1
i h
2
. Oznacza to że p' = ρgh
1
a p'' = ρgh
2
,
gdzie ρ - gęstość cieczy w U-rurce a g - przyśpieszenie ziemskie. Korzystając z praw opisujących
przemiany gazu otrzymujemy wzór:
κ=
p '
p '−p ' '
(1)
Zastępując p' oraz p" przez wyrażenia zawierające h
1
i h
2
nadajemy mu postać:
κ=
h
1
h
1
−
h
2
(2)
dzięki czemu aby obliczyć κ wystarczy wyznaczyć h
1
i h
2
.
Zestaw pomiarowy składa się z obudowanego balonu szklanego zamkniętego korkiem
posiadającym dwa otwory (wyloty). Przez jeden z nich wyprowadzono rurkę z kranami K
1
i K
2
umożliwiającymi zwiększenie ciśnienia powietrza w balonie przy pomocy pompki przyłączonej do
wylotu kranu K
2
, a następnie jego rozprężenie adiabatyczne przez otwarcie kranu K
1
. Przez drugi
wylot balon połączony jest z manometrem cieczowym (rys. 1).
Rys. 1. Schemat układu do wyznaczania wartości κ
