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Mit Hilfe dieses Versuches lässt sich der Adiabatenexponent bestimmen. Man verwendet ein Gefäß mit angeschlossenem U-Manometer und Dreiwegehahn, mit dem der Rezipient abgesperrt oder mit einem Blasebalg verbunden werden kann. Eine Verbindung mit der Außenluft wird bei unserem Versuch dadurch erreicht, dass ein Gummistopfen aus dem Tubus gezogen wird.
Das U-Manometer ist mit Silicon- oder Paraffinöl gefüllt.
Nachstehendes Bild zeigt den Versuchsaufbau:
Das Verfahren arbeitet in 4 Phasen:
1. Mit Hilfe des Blasebalges wird ein Überdruck von ca. 100mm Ölsäule erzeugt. Seien nun b der Barometerdruck und T0 die thermodynamische Anfangstemperatur (Zimmertemperatur). Die Zustandsgrößen der in A eingeschlossenen Luftmenge sind:
2. Man verbindet durch Herausziehen des Gummistopfens den Rezipienten mit der Außenluft. Hierdurch erfolgt Druckausgleich. Das Gas expandiert und verrichtet dabei Arbeit gegen den äußeren atmosphärischen Druck. Diese Arbeit wird auf Kosten der "inneren" Energie des Gases A verrichtet, die Temperatur des Gases sinkt. Die Zustandsgrößen der in 1. betrachteten Gasmenge sind nunmehr:
3. Sofort nach erfolgtem Druckausgleich sperrt man das Gefäß wieder ab. Zustandsgrößen:
4. Durch Wärmeaustausch mit der Umgebung nimmt die Luft in A im Laufe von etwa 10 Sekunden wieder ihre Anfangstemperatur an. Diese Zustandsänderung erfolgt isochor. Der Druck steigt dabei um p2 an, sodass sich folgender Zustand einstellt
Wegen der Schnelligkeit der Zustandsänderung 1 auf 2 kann angenommen werden, dass kein Wärmeaustausch mit der Umgebung stattfindet, der Prozess kann also als adiabatisch angesehen werden. Die ersten beiden Zustände sind miteinander durch die Poissonschen Zustandsgleichungen verknüpft:
oder
Die Zustandsgrößen aus 3. und 4. Sind durch die Zustandsgleichungen idealer Gase miteinander Verknüpft:
Unter Berücksichtigung, dass V
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