"ضریب اتمیسیته سنج هوا"


"ضریب اتمیسیته سنج هوا"

نوشتهاز سوی Amir_HSK در سه شنبه 20 مرداد 1388 - 13:36

ضریب اتمیسیته سنج هوا : γ (گاما)
نسبت گرماهای ویژه یک گاز را گویند (1) Cp/Cv= γ
مولکولهای یک گاز ایده آل را کره های کشسان در نظر می گیرند و فرض می کنند که بین مولکولهای هیچ نیرویی مگر به هنگام برخورد وجود ندارند، با قبول این فرض هیچ انرژی پتانسیل داخلی وجود نخواهد داشت. به عبارت دیگر انرژی داخلی گاز فقط به صورت انرژی جنبشی است.
U یعنی انرژی داخلی گاز ایده آل که N مول دارد از رابطه روبرو بدست می آید. (2) (R=8.314 J/mol.k) U=3/2 nRT
رابطه بالا بیانگر این است که انرژی داخلی یک گاز ایده آل متناسب با دمای کلوین است و تنها به دما بستگی دارد به عبارت دیگر به فشار و حجم وابسته نیست.
گرمای ویژه یک گاز یا هر ماده ی دیگر برابر مقدار گرمایی است که به واحد جرم یک ماده داده می شود تا دمای آن یک درجه تغییر کند .
یکی از یکاهای مناسب برای تعیین جرم، مول است. گرمایی که به یک مول ماده داده می شود تا دمای آن یک درجه تغییر کند را گویند که با C نمایش می دهیم.
برای گازها دو نوع ظرفیت گرمایی مولی در نظر می گیرند.
الف) ظرفیت گرمایی مولی در حجم ثابت (Cv) ب) ظرفیت گرمایی مولی در فشار ثابت (Cp)
مقداری گاز به عبارت دیگر n مول گاز موجود است. دمای گاز به صورت تدریجی بالا می بریم ولی با افزایش فشار از افزایش حجم آن جلوگیری می کنیم. در فرآیند افزایش دما با حجم ثابت کار انجام شده بوسیله سیستم (گاز) صفر است W=0 و انرژی داخلی سیستم (گاز) به اندازه ∆U تغییر کرده است. (3) W=Px0=0  W=PΔV
(4) U=nCvΔTΔ
در مرحله بعد سیستم (گاز) را به حالت اولیه بر می گردانیم، این بار، دما را به صورت تدریجی بالا می بریم و اجازه می دهیم حجم تغییر کند و فشار وارد بر گاز را ثابت نگه می داریم.
در فرآیند فشار ثابت، کار انجام شده به وسیله گاز PΔV و گرمای داده شده به گاز با nCpΔT برابر است. در این مرحله نیز گرمای داده شده به گاز انرژی داخل گاز را نیز تغییر داده است.
ΔU=Q-W ΔU=nCpΔT-PΔV (5)
نظر به این که انرژی داخلی گاز فقط به دمای آن بستگی دارد داریم : (6) nCpΔT=nCvΔT+PΔV -PΔV=nCvΔT nCpΔT
و (7) P1V1=P2V2=…=nRT PV=nRT PΔV=nRΔT
اگر رابطه 7 را در رابطه 6 قرار دهیم خواهیم داشت : (8) nCpΔT=nCvΔT+nRΔT Cp=Cv+R Cp-Cv=R
این رابطه نشان می دهد که ظرفیت گرمایی مولی یک گاز ایده آل در فشار ثابت، همیشه از ظرفیت گرمایی مولی در حجم ثابت به اندازه ثابت عمومی گازها یغنی R=8.31 J/mol.K بزرگتر است. هر چند که این مطالب برای گازهای ایده آل مطرح است ولی در فشارهای نسبتا ٌ پایین تقریباٌ برای گازهای حقیقی نیز درست است. اگر بنویسیم =Cp/Cv γ می توان نشان داد که یک گاز ایده آل در فرآیند بی درو(Q=0) از رابطه ی 9 پیروی می کند. (9) ثابت P.(V)^γ=
مثلاٌ نوع گاز گاز Cp/Cv= γ Cp-Cv
تک اتمی He 1.67 1.99
دو اتمی O2 1.40 2.00
چند اتمی NH3 1.31 2.15
واپسین ویرایش بدست Amir_HSK در سه شنبه 20 مرداد 1388 - 13:46, رویهم 1 بار.
آن که گفت هیچ ندانست آن که دانست هیچ نگفت
نماد کاربر
 
سپـاس : 0

ارسـال : 32


سن: 24 سال
شهر: تهران
نام نویسی: 88/4/20

مرد

Re: "ضریب اتمیسیته سنج هوا"

نوشتهاز سوی Amir_HSK در سه شنبه 20 مرداد 1388 - 13:37

شیرهای B و C را می بندند وشیر A را باز می کنند، به کمک تلمبه مقداری هوا به داخل بالن شماره-1 وارد می کنند و شیر A را نیز می بندند. پس از فشرده شدن هوا در داخل بالن-1 دمای هوای داخل آن بالا می رود. مدتی (حدود 2 دقیقه) صبر می کنند تا هوای بالن-1 با محیط هم دما شود. شیرB را باز می کنند تا مقداری از هوای داخل بالن-1 به داخل بالن-2 برود، در این حالت فشار در داخل بالن-2 زیاد می شود. بالن-2 با لوله U شکل محتوی مایع(الکل) ارتباط دارد. در اثر بالا رفتن فشار داخل بالن-2، میع در طرف D لوله U شکل پایین و در طرف E بالا می رود.(قبلا ٌ سطح مایع در دو طرف D وE یکی بوده است) اختلاف سطح مایع در دو طرف لوله U شکل را تعیین و آنرا h1 می نامند.
اگر فشار هوا محیط راPa بنامیم فشار هوای داخل بالن-2 از رابطه روبرو بدست می آید. در این رابطه ρ چگالی مایع و P1 فشار هوای داخل بالن-2 است. (10) P1=Pa+ρ.g.h1
اگر شیر C را برای مدت بسیار کم بازکرده و سپس ببندیم، بالن-2 با هوای محیط مربوط می شود، به عبارت دیگر فشار هوای بالن شماره-2 از P1 به Pa می رسد. چون این تغییر فشار در مدت بسیار کمی انجام گرفته است هوای داخل بالن-2 فرصت دریافت کردن و دادن گرما را نداشته است. بنابراین می توان این فرآیند را یک فرآیند بی درو Q=0 بحساب آورد. باید توجه کرد که در اثر فشار ناگهانی فشار داخل بالن-2 دمای آن کاهش می یابد.
اگر مدتی صبر کنیم دمای هوای داخل بالن-2 با دمای محیط یکسان شود و فشار داخل آن افزایش می یابد و به P2 می رسد. در اینحالت اختلاف ارتفاع سطح مایع در دو طرف لوله U شکل راh2 می نامیم. در این مرحله برایP2 داریم : (11) P2=Pa+ρ.g.h2
فرآیندی که فشار هوای داخل بالن-2 را از P1 به P2 می رساند یک فرآیند بی درو است بنابراین می توان نوشت . P1(V1)^γ=P0(V0)^γ (12)
(13) P0=Pa (V1/V0)^γ=P0/P1
در مراحل مختلف حجم بالن-2 یعنی حجم گاز موجود در آن مقدار ثابت V0 است.
V0=V=V1=V2
پس خواهیم داشت : γ=P0/P1 (14) (V1/V2)^
از طرف دیگر می توان گفت دمای ابتدایی و انتهایی این فرآیند با دمای یکسان است، یعنی اینکه فرآیند در دمای ثابت انجام گرفته است. بنابراین می توان گفت رابطه بویل و ماریوت صادق است.
(15) P1V1=P2V2 V1/V2=P2/P1
طرفین رابطه-15 را به توان γ می رسانیم : (16) (V1/V2)^ γ=(P2/P1)^ γ
(P2/P1)^ γ=(Pa/P1) (17)
(18) log(P2/P1). γ=log(Pa/P1) γ=(log(Pa/P1))/(log(p2/P1))
واپسین ویرایش بدست Amir_HSK در سه شنبه 20 مرداد 1388 - 13:47, رویهم 1 بار.
آن که گفت هیچ ندانست آن که دانست هیچ نگفت
نماد کاربر
 
سپـاس : 0

ارسـال : 32


سن: 24 سال
شهر: تهران
نام نویسی: 88/4/20

مرد

Re: "ضریب اتمیسیته سنج هوا"

نوشتهاز سوی Amir_HSK در سه شنبه 20 مرداد 1388 - 13:37

را در رابطه-17 قرار می دهیم. Pa ,P1 ازرابطه-10و11 مقادیر
(10) Pa=P1-ρgh1 و (11)P2=Pa+ρgh2 P2=P1-ρgh1+ρgh2 P2=P1-ρg(h1-h2)
(P2/P1)^γ=[ (P1-ρg (h1-h2)) / P1] ^ γ=(P1-ρgh1)/P1 [ 1-(h1-h2).(ρg)/P1 ]^ γ= 1- (ρgh1) / P1 (19)
اگر رابطه-19 را بوسیله دو جمله ای نیوتون بسط دهیم و از جملات توان دوم به بعد به علت کوچکی در مقابل-1 صرف نظد کنیم، خواهیم داشت.
1-γ (h1-h2) . (ρg) / P1 =1- (ρgh1) / P1 γ=(h1)/(h1-h2) (20)
روش انجام آزمایش :
-در داخل لوله یو شکل الکل بریزید.
-در داخل بالن ها مقداری پودر رطوبت گیر بریزید.
-شیرهای 1و 2و 3 را کاملا ٌ باز کنید تا هوای داخل بالن ها با هوای بیرون در ارتباط باشد. به سطح الکل در لوله یو شکل توجه کنید، ارتفاع سطح الکل در دو طرف یکسان است.
-شیرهای 2و3 را ببندید.
-به کمک تلمبه مقداری هوا به داخل بالن-1 وارد کنیدو شیر 1 را نیز ببندید.
-چند دقیقه(حدود3 دقیقه) صبر کنید تا رطوبت هوا گرفته شود.
شیر2 را برای مدت 3 یا 4 ثانیه باز بگذارید تا هوای داخل بالن های-1و2 با یکدیگر ارتباط پیدا کنند. شیر 2 را ببندید.
-مایع در یک طرف پایین و در طرف دیگر بالا می رود. پس از مدتی بالا رفتن مایع متوقف می شود و ثابت می ماند. اختلاف سطح مایع در لوله یو شکل را( اچ-1 ) می نامیم.
توجه کنید اگر اختلاف ارتفاع در حال کاهش باشد یا از اتصال های شیلنگ ها و یا از اتصال های 1و2و3 مقداری هوا خاج می شود که باید رفع شود.
-پس از تعیین ( اچ-1 ) شیر3 را برای چند لحظه باز کنید و فوراٌ ببندید.
-باز کردن شیر 3 مایع در لوله یو شکل پایین می آید و پس از بستن آن آهسته آهسته بالا می رود و می ایستد.
-در این حالت اختلاف سطح مایع در داخل لوله یو شکل را (اچ-2 ) می نامیم.
-با استفاده از رابطه زیر γ را بدست می آوریم .
γ =(h1)/(h1-h2)
-آزمایش را ده بار تکرار کنید سپس میانگین آنها را گامای متوسط بنامید.
آن که گفت هیچ ندانست آن که دانست هیچ نگفت
نماد کاربر
 
سپـاس : 0

ارسـال : 32


سن: 24 سال
شهر: تهران
نام نویسی: 88/4/20

مرد


بازگشت به فیزیک حرارت، ترمودینامیک و مکانیک آماری

چه کسی هم اکنون اینجاست ؟

کاربرانی که در این تالار هستند: بدون کاربران عضو شده و 2 مهمان