F6 - Izotermický děj v injekční stříkačce

Cíl

Demonstrovat závislost tlaku na objemu pro izotermický děj.

Pomůcky

• modul manometr
• modul ohmmetr
• injekční stříkačka na podstavci, píst spojen s posuvným odporem
• spojovací trubička

Provedení

V programu nastavíme celkový čas měření asi 10 s a vzorkovací frekvenci 100 Hz. Oživíme kanály A a B, ke kterým připojíme modul manometr a modul ohmmetr. Na manometru volíme rozsah 0 až 100 kPa, na ohmmetru nastavíme rozsah 0 až 10 kW. Vybereme manuální start. V zobrazení nastavíme závislost kanálu A (tlak) na kanálu B (odpor). Dopočítáme-li hodnoty objemu, které odpovídají naměřenému minimálnímu a maximálnímu odporu, můžeme v programu překalibrovat modul ohmmetr a uvádět rovnou závislost tlaku na objemu.

Pozn.: Nezapomeňte přitom na objem spojovací trubičky.

Píst pomalu stlačujeme. Nárůst tlaku ve stříkačce a s ní spojené trubičce je velmi rychlý. Při stlačení pístu přibližně do jedné třetiny tlak dosahuje zhruba dvou atmosfér. Nepozorujeme-li značný nárůst tlaku, je třeba zkontrolovat, zda jsou všechny spoje dobře utěsněné. Při dostatečně pomalém průběhu experimentu naměřená závislost tlaku na objemu - graf a velmi dobře odpovídá teoretické izotermě pro ideální plyn - viz graf b. V případě velmi rychlého průběhu experimentu je však vhodnější aproximací adiabata - viz graf c .

Vysvětlení

Suchý vzduch můžeme za normálních podmínek dosti dobře považovat za ideální plyn. Při dostatečně pomalém průběhu experimentu (sekundy) tedy dochází k tepelné výměně a plyn si uchovává konstantní teplotu. Celý děj lze tedy velmi dobře popsat vztahem a aproximovat izotermou. Při rychlém průběhu není tepelná výměna mezi plynem a okolím postačující, děj se tedy spíše podobá adiabatickému a lze jej velmi dobře popsat vztahem.

Stažení naměřeného experimentu:

Webmaster: Jiří Ryzner, poslední aktualizace: 21.7.2014