Закон Бойля-Мариотта

[Mariotte]

Munin в сообщении #433831 писал(а):

Очень простой. Эксперименты - это тоже целая наука. И нельзя поставить эксперимент и что-то экспериментально отвергнуть, не овладев ею.

Вот это замечание я тоже полностью поддерживаю.
Поэтому рекомендовал бы Вам просто-напросто провести аналогичный эксперимент и опровергнуть мой.
Или на худой конец, найти ссылку на результаты аналогичного эксперимента.

Всё очень просто

[myhand]

Mariotte в сообщении #433841 писал(а):

Или на худой конец, найти ссылку на результаты аналогичного эксперимента.

Ссылки на опыты Ван-дер-Ваальса Вам хватит? Там давления использовались куда больше Ваших, еще в начале века. И эффект был иной, как заметили выше.

Mariotte в сообщении #433841 писал(а):

Всё очень просто

Действительно. Но вот захотите ли Вы это принять - не уверен...

Mariotte в сообщении #433830 писал(а):

сейчас организовываю независимый эксперимент на другой площадке, другими людьми и другим оборудованием.

А самостоятельно попробовать себя проверить - никак? Вам предложили придумать проверку утечки - появились хоть какие-то мысли?

[Munin]

Mariotte в сообщении #433841 писал(а):

Вот это замечание я тоже полностью поддерживаю.Поэтому рекомендовал бы Вам просто-напросто провести аналогичный эксперимент и опровергнуть мой.Или на худой конец, найти ссылку на результаты аналогичного эксперимента.

Вообще с газом были поставлены не тысячи, а наверное, миллионы экспериментов. И все они закон Бойля-Мариотта подтверждали, по крайней мере до давлений, когда начинала чувствоваться неидеальность газа. Для (сухого) воздуха это не десяток, а тысяча атмосфер.

[Mariotte]

myhand в сообщении #433846 писал(а):

А самостоятельно попробовать себя проверить - никак? Вам предложили придумать проверку утечки - появились хоть какие-то мысли?

Родное сердце.
Во время нескольких десятков экспериментов мной наблюдались две утечки. Когда цилиндр "замораживался" до -10 градусов по Цельсию. Вероятно, внутри на стенках поршня образовывались мельчайшие крупинки льда.

Насчет "утечек":
1. Оставленный несколько раз на 48 часов с давлениями от 6,4 и в 8 бар цилиндр ни разу не травил.
2. Кривые изотермически "сжать" и изотермически "расширить" газ - одинаковы.
3. Доверяясь изделиям фирмы Festo, вы традиционно доверяетесь немецкому качеству.

-- Вт апр 12, 2011 01:29:08 --

Munin в сообщении #433849 писал(а):

Mariotte в сообщении #433841 писал(а):

Вот это замечание я тоже полностью поддерживаю.Поэтому рекомендовал бы Вам просто-напросто провести аналогичный эксперимент и опровергнуть мой.Или на худой конец, найти ссылку на результаты аналогичного эксперимента.

Вообще с газом были поставлены не тысячи, а наверное, миллионы экспериментов. И все они закон Бойля-Мариотта подтверждали, по крайней мере до давлений, когда начинала чувствоваться неидеальность газа. Для (сухого) воздуха это не десяток, а тысяча атмосфер.

Вообще-то одна-единственная ссылка на результаты хотя бы одного-единственного эксперимента куда полезней, чем
разглагольствования насчёт "миллионов экспериментов с подтверждением закона Бойля-Мариотта ... до тысячи атмосфер"

[myhand]

Почему Вы уверены, что у Вас не систематической погрешности в измерении объема? Насколько я понимаю, меряется он только по числу оборотов винта, верно?

Вопрос второй - Вы в принципе допускаете возможность собственной ошибки?

[Mariotte]

myhand в сообщении #433882 писал(а):

Почему Вы уверены, что у Вас не систематической погрешности в измерении объема? Насколько я понимаю, меряется он только по числу оборотов винта, верно?

Вопрос второй - Вы в принципе допускаете возможность собственной ошибки?

1. Да, мерялся по числу оборотов винта. Резьбу проверил - линейкой, штангенциркулем, метчиком и плашкой.
Про систематическую погрешность - есть одна мыслишка, связанная с конструкцией пневмоцилиндра. Поэтому я и хочу, чтобы кто-нибудь провёл похожий эксперимент. Причем я на 99,9% убежден, что закон Бойля-Мариотта в указанных пределах (0...10 атм) должен бы выполняться.
Зато сколько полезной информации:
одни тут же хватаются за формулу Ван-дер-Ваальса,
другие начинают рассуждать про "кривые руки",
а некоторые начинают с того, что да, закон Бойля-Мариотта и не должен действовать в этих границах...
Виновата система преподавания - надо чётко и ясно говорить о пределах применимости этого закона. А то - при низких давлениях (746 мм рт.столба - это тоже "низкое" давление) и при высоких температурах (высокая температура - это когда плавится лед? свинец? сталь?)

2. Более того, допускаю, что это очень и очень возможно.

3. Вообще же мне хочется таким образом выяснить, кто именно, когда и как занимался исследованиями в этом вопросе в последнее время - ну, в последние 20-30 лет. "Миллионы экспериментов" меня как-то не впечатляют.
И вот что меня удивило - в школах и вузах лабораторные проводят на том участке, где можно подобрать практически любую функцию по pV-зависимость.

А на самом деле больше всего меня интересует проведение эксперимента с "прямым" определением показателя адиабаты.
Дело в чём. Я пока ещё ни разу не нашел описание эксперимента, в котором бы величина адиабаты измерялась непосредственно. А не через "ж..."
В лабораторных работах в вузах измерение адиабаты идёт следующим образом:
то измеряют скорость звука в воздухе и на основании этого делают какие-то глобальные выводы,
то начинают с того, что накачивают в объем дополнительную массу воздуха, хотя классическая адиабата (да и вообще любая классическая изо-кривая) не подразумевает изменение массы газа во время процесса.

Во всяком случае, миллионы опытов, которые действительно по этому поводу проводятся по всему миру, причем люди, которые эти опыты проводят, и не догадываются об этом, показывают, что показатель адиабаты для воздуха примерно равен 1,2. Кстати, мои теоретические предпосылки говорят о том, что для наиболее идеальных газов - гелия, неона и т.д. показатель адиабаты должен быть равен 4/3, а не 5/3.
И вот мне интересно, производил ли кто-нибудь прямые измерения величин адиабат и есть ли где-нибудь об этом информация в Интернете?

[Ales]

Проверьте на всякий случай опыт с манометром, приспособленным для измерений на больших давлениях.
Может быть, Ваш манометр на высоких давлениях не точно работает?
Манометр он как устроен?
Там работают, наверное, нелинейные законы напряжения, которые считаются линейными, если сжатие относительно невелико.
У Вас нарушение закона происходит возле максимума показания прибора.

А вообще, я одобряю.
Совсем ведь не обязательно, что разные законы должны выполнятся абсолютно точно,
и что модели работают на всех режимах.

[myhand]

Mariotte в сообщении #433915 писал(а):

1. Да, мерялся по числу оборотов винта. Резьбу проверил - линейкой, штангенциркулем, метчиком и плашкой.

Ну вот видите - не проверяли это. Только косвенно, через шаг винта.

Mariotte в сообщении #433915 писал(а):

2. Более того, допускаю, что это очень и очень возможно.

Простите, что "возможно"? - Cформулируйте яснее, пожалуйста.

[Ales]

На самом деле опыт проверяет положение стрелки манометра в зависимости от положения поршня.
Какие выводы из этого можно сделать?

-- Вт апр 12, 2011 12:02:28 --

И еще, манометр тоже содержит некоторый объем воздуха.
Закон Бойля-Мариотта: $P \cdot (V_c+V_m) = const$.
То есть, график надо сдвинуть вправо вдоль оси объема на величину отношения объема внутри манометра к первоначальному объему цилиндра.

-- Вт апр 12, 2011 12:14:20 --

Из этого опыта можно предположить:
1. закон Бойля-Мариотта верен
2. манометр показывает правильно (рекомендуется использовать до 7 бар),
3. объем полой пружины в манометре 6% от первоначального объема цилиндра.

[Mariotte]

myhand в сообщении #433958 писал(а):

Цитата:

Ну вот видите - не проверяли это. Только косвенно, через шаг винта.

А что может быть не так с шагом винта? ем более что их даже на станках ныне нарезают стандартными плашками.

Цитата:

Простите, что "возможно"? - Cформулируйте яснее, пожалуйста.

Что имеется какая-то систематическая ошибка объёма

-- Вт апр 12, 2011 21:15:41 --

Ales в сообщении #433965 писал(а):

На самом деле опыт проверяет положение стрелки манометра в зависимости от положения поршня.
Какие выводы из этого можно сделать?

-- Вт апр 12, 2011 12:02:28 --

И еще, манометр тоже содержит некоторый объем воздуха.
Закон Бойля-Мариотта: $P \cdot (V_c+V_m) = const$.
То есть, график надо сдвинуть вправо вдоль оси объема на величину отношения объема внутри манометра к первоначальному объему цилиндра.

-- Вт апр 12, 2011 12:14:20 --

Из этого опыта можно предположить:
1. закон Бойля-Мариотта верен
2. манометр показывает правильно (рекомендуется использовать до 7 бар),
3. объем полой пружины в манометре 6% от первоначального объема цилиндра.

В целом я с Вами согласен.
Но ведь положение поршня прямо пропорционально объёму.

Манометр, насколько мне известно, заполняется не воздухом, а жидкостью. Или я неправ?
График надо не сдвинуть, а сжать.
На самом деле Вы правы. Я, скорее всего, неверно оценил полный объем цилиндра - вероятно, при заполнении водой остались пустоты.
Вероятно (исходя из верности закона Бойля-Мариотта, полный объем цилиндра равен 69,2 куб.см.

1.2.3. Замечательно!

А вот теперь ближе к делу.

Помогите разобраться в следующем. Здесь я выложил эксперименты, которые я проводил месяц назад.
Пневмоцилиндр использовался тот же, отсчеты снимались посредством прецизионного АЦП и тензопреобразователя давления.
Снятые отсчёты и кое-какие первые попытки анализа результатов лежат здесь:
http://www.getzilla.net/files/665526/13_mar.rar.html
Скачайте, если не в лом.
Здесь исходные файлы отсчетов, которые получались автоматически посредством снятия отсчётов с АЦП.
Первые цифры в файлах означают секунды. То есть с АЦП записывалось 5 отсчетов в секунду (на самом деле снималось 5000 отсчетов, они затем усреднялись)
Так вот что оказывается. При комнатной температуре закон Бойля-Мариотта вполне адекватен. Но когда температура снижается ниже 0, то... что именно получается - можно посмотреть график в Excel ном файле. При повышении температуры график начинает выгибаться в другую сторону.
Так какой же полный объем мне принять для анализа полученных результатов? Вопрос...

Следующая загадка для меня - см. файл reestr.xls . В принципе совершенно очевидно проглядывается зависимость pV/T от начальной температуры газа (см. последние две колонки желтого цвета). Разброс при изменении температуры от -10 градусов до +90 составляет около 50% от первоначального значения.
То есть уравнение Менделеева-Клапейрона - отдыхает. так ли это на самом деле или вновь какая-то системная ошибка - вот над этим вопросом я бы и хотел пригласить поразмыслить всех желающих.

[anik]

[myhand]

Mariotte в сообщении #434125 писал(а):

Но когда температура снижается ниже 0, то... что именно получается - можно посмотреть график в Excel ном файле. При повышении температуры график начинает выгибаться в другую сторону.

Фазовый переход?

Можно не заставлять лезть в "эксельные отчеты", а обработать результаты и представить их прямо здесь, в посте форума? Можно запросто поставить внешние ссылки на картинки. Думаю, без этого вряд-ли в Ваши отчеты кто заглянет, т.к. нет абсолютно никакого шанса, эксперименты обнаружат что-то новое. Соответственно, может идти речь только о систематических ошибках.

anik в сообщении #436355 писал(а):

Вы описываете изотермический процесс, поэтому температура установки не должна изменяться во время проведения эксперимента.

Я так понимаю, что окружающая среда (комната?) служила термостатом.

anik в сообщении #436355 писал(а):

Адиабатический процесс, т.е. без теплообмена со внешней средой.

Ну вот. А топикстартера интересует вроде изотермический...

[anik]

Тут я явно облажался. И зря удалил своё сообщение, думал, что на него не успеют отреагировать.
Просто во время проведения эксперимента нужно следить за постоянством температуры газа в цилиндре.

[spaits]

Может оказать влияние также наличие паров воды в исследуемом объеме воздуха.

[Zai]

Цитата:

Винтовое устройство собственной конструкции для вдавливания поршня в цилиндр.

Данное устройство с большой вероятностью имеет люфты в пределах 1-2 мм при максимальной нагрузке. Что-то точки у Вас удивительно через равные интервалы по относительноуму объему а не по оборотам.