Rüchardt Experiment

Sina Adler April 6, 2016 R 1 0
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Die Rüchardt Experiment von Eduard Rüchardt erfunden, ist ein berühmtes Experiment in der Thermodynamik, der die molare Wärmekapazität bestimmt, dh das Verhältnis von und und wird von oder bezeichnet. Es ist aufgrund der Tatsache, dass die Temperatur eines Gases ändern, wie Druckänderungen. Die Ergebnisse des Experiments ist die Berechnung für die Wärmekapazitätsverhältnis oder adiabatische Index, welcher das Verhältnis der Wärmekapazität bei konstantem Druck, um die Wärmekapazität bei konstantem Volumen ist. Die Ergebnisse werden manchmal auch als der isentropen Expansionsfaktor bekannt.

Hintergrund

Ein Gas wird adiabatisch verdichtet, also ohne den Wärmeabfluss aus dem System, die Temperatur steigt aufgrund des Drucks auf mehr als einer isothermen Kompression zu erhöhen, wobei die resultierende Kompressionsarbeit in Wärme umgewandelt. Der Exponent ,, bei dem die Expansion des Gases kann durch die Anwendung von Wärme berechnet werden, wird als isentrope - bekannt oder adiabatisch. Dieser Wert wird durch die Rüchardt Experiment bestimmt.

Eine adiabatische und reversibler Laufzustandsänderung isentrope. Die Technik ist in der Regel eine adiabatische Zustandsänderung. Zum Beispiel ist eine Dampfturbine nicht isentrope, Reibung, Drossel und Schockverfahren erzeugen Entropie.

Experiment

Ein typischer Versuch besteht aus einer Glasröhre, des Volumens V und der Querschnitt A, der an einem seiner Ende offen ist. Eine Kugel der Masse m mit dem gleichen Querschnitt, wodurch eine luftdichte Abdichtung, darf unter der Schwerkraft g fallen. Das eingeschlossene Gas zunächst durch das Gewicht der Kugel, die zu einer Erhöhung der Temperatur führt komprimiert. Im Verlauf des Kolbens fallen, wird ein Gaspolster erzeugt und der Ball springt. Oberschwingung erfolgt, die langsam dämpft. Das Ergebnis ist eine schnelle Folge von Expansion und Kompression des Gases.

Gemäß Figur 1 ist der Kolben im Inneren des Rohres im Gleichgewicht, wenn der Druck P im Inneren der Glasflasche ist gleich der Summe aus dem Atmosphärendruck P 0 und dem Druckanstieg aufgrund des Gewichts der Kugel oder:

Wenn die Kugel sich über das Gleichgewicht durch einen Abstand dx, den Druck um dp. Eine Kraft F wird auf den Ball ausgeübt werden, gleich

Nach Newtons zweites Gesetz der Bewegung, wird diese Kraft eine Beschleunigung a gleich erstellen

Da dieser Prozess adiabatisch ist, die Gleichung für die idealen Gases:

Daraus folgt, mit Unterscheidung von der obigen Gleichung, dass:

Wenn der Ball durch einen Abstand x in dem Glasrohr bewegt, wird die entsprechende Änderung im Volumen sein

Durch Einsetzen der Gleichung Gl. 6 in die Gleichung Gl. 3, können wir Gl neu zu schreiben. 3 wie folgt:

Lösen dieser Gleichung und Neuordnung Bedingungen ergibt die Differentialgleichung einer harmonischen Schwingung von dem aus die Winkelfrequenz ω ableiten:

Daraus wird die Periode T der Oberschwingung durch die Kugel ausgeführt ist:

Messung der Schwingungsperiode T und der relativen Druck P in der Röhre ergibt die Gleichung für die Adiabatenexponent:

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