Лабораторная работа 16 определение универсальной газовой постоянной методом откачки методические указания Владивосток 2004



Скачать 58.72 Kb.
Дата12.01.2013
Размер58.72 Kb.
ТипЛабораторная работа
Министерство транспорта России
Морской государственный университет

имени адмирала Г. И. Невельского
Кафедра физики

Лабораторная работа 4.16
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УНИВЕРСАЛЬНОЙ ГАЗОВОЙ ПОСТОЯННОЙ

МЕТОДОМ ОТКАЧКИ

Методические указания

Владивосток

2004
Лабораторная работа 4.16
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УНИВЕРСАЛЬНОЙ ГАЗОВОЙ ПОСТОЯННОЙ

МЕТОДОМ ОТКАЧКИ
Цель работы: определить универсальную газовую постоянную.

Принадлежности: вакуумный насос, мановакуумметр, барометр, тер­мометр,

стеклянный шар, весы с разновесами.
Краткая теория:

Для изучения физических свойств макроскопических систем, состоящих из большого числа частиц, используют два метода –

- статистический и термодинамический.

Статистический метод основан на законах теории вероятнос­тей и математической статистики. Раздел теоретической физики, в которой изучают физические свойства макроскопических систем с помощью статистического метода, называется статистической физикой.

Термодинамический метод состоит в изучении физических свойств макроскопических систем путем анализа условий и коли­чественных соотношений для процессов превращения энергии в рассматриваемых системах. Соответствующий раздел теоретической физики называется термодинамикой, а макроскопическая система в термодинамике - термодинамической системой.

Физические величины, служащие для характеристики состоя­ния термодинамической системы, называют термодинами­ческими параметрами состояния систе­мы.

К ним относятся: объём, давление, температура, концентра­ция и др.

Давление - физическая величина Р , численно рав­ная силе, действующей на единицу площади поверхности тела по направлению нормали к этой поверхности:

,

где dFn – численное значение нормальной силы, действующей на малый участок поверхности тела площадью dS .

Более сложным и менее наглядным является параметр состоя­ния, называемый температурой. Понятие температуры имеет смысл

только для равновесных состояний системы. Под равновесным сос­тоянием понимают такое состояние системы, которое не изменяет­ся с течением времени, причём это постоянство не связано с про­теканием какого-либо процесса во внешней среде. С молекулярно-кинетической точки зрения температура равновесной системы ха­рактеризует интенсивность теплового движения частиц.

Абсолютная температура является мерой средней кинетической энергии поступательного движения молекул идеального газа:



где k – постоянная Больцмана.


Простейшим объектом исследований в термодинамике и ста­тистической физике является идеальный газ. Идеальным газом называется газ, молекулы которого имеют пренебрежимо малый собственный объём и не взаимодействуют друг с другом на расстоянии. Считается, что при соударении молекулы идеального газа ведут себя, как абсолютно упругие шарики.

На основе экспериментов с достаточно разреженными газами были установлены простейшие законы, справедливые для идеально­го газа.

1. Закон Бойля - Мариотта (для изотермического процесса).

. (1)

2. Закон Гей-Люссака (для изохорического процесса).

. (2)

3. Закон Гей-Люсса.ка (для изобарического процесса).

. (3)

С помощью законов Бойля - Мариотта и Гей-Люссака легко найти связь между объёмом, давлением и температурой для произ­вольного равновесного состояния идеального газа:

, (4)

где V0 – объем одного моля газа,

R – универсальная газовая постоянная, численно равная ра­боте, совершаемой одним молем газа при изобарном нагре­вании его на один градус.

Уравнение 4 называется уравнением Менделеева - Клапейрона.

Для любой массы газа оно запишется так:

, (5)

где число молей.

Моль – количество вещества системы, в котором содержится столько же структурных элементов (молекул, атомов, ионов, элек­тронов и др. частиц), сколько атомов содержится в 0,012 кг нуклида С (изотопа углерода с атомной массой 12).

Из данного определения, очевидно, что моли различных газов, содержат одинаковое число молекул, называемое числом Авогадро

.

называется молярной массой газа. Масса моля, выраженная в граммах, численно равна относительной молекулярной массе.

Теория метода и описание установки.

В данной работе универсальная газовая постоянная определя­ется методом откачки.

Экспериментальная установка состоит из вакуумного насоса 5, мановакуумметра 2 к стеклянного шара 4, соединённых между

собой резиновыми шлангами (рис.1).



Мановакуумметры предназначены для измерения избыточного или вакуумметрического давления жидкостей, газов и паров, не действующих агрессивно на медные сплавы и сталь. В нашей уста­новке данный прибор используется как вакуумметр.

Уравнение Менцелеева-Клапейрона (5) для объёма V при ком­натной температуре Т и атмосферном давлении Р1 для массы воз­духа М1 в шаре запишется:

,

где M1=m1- m0', m0 - масса пустого шара; m1 - суммарная масса шара и воздуха в нем при давлении P1.

Если откачать насосом воздух из шара, то давление в нем будет P2 (при той же температуре Т). Уравнение 5 запишется так:

,

где M2 = m2 – m0; m2 - суммарная масса шара и воздуха в

нем при давлении P2.

Из последних уравнении найдем универсальную газовую пос­тоянную:

.

Порядок выполнения работы

1. Аккуратно снимите со штатива шар, не вынимая его из мешочка (мешочек надет для безопасности!). При открытом зажиме опреде­лите на весах суммарную массу m1(шара и воздуха в нем до от­качки).

2. Закрепите шар на штативе, соединив его с помощью резиновой трубки с мановакуумметром и насосом.

3. Выкачайте воздух из шара до давления, указанного преподава­телем. Закройте кран 3 мановакуумметра (кран I всегда перекрыт), а затем перекройте зажимом шар.

4. Определите на весах суммарную массу m2 (шара и воздуха в нем после откачки).

5. Опыт повторите 3 раза, изменяя давление откачки Р , где

Р=Р1 - Р2 ,т.е. разность давлений атмосферного Р1 и давления в шаре после откачки Р2.

6. Рассчитайте универсальную газовую постоянную R .

7. Рассчитайте погрешность измерения. Запишите результат с учё­том погрешности. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.


№ опыта

m1

m2

m1 - m2

Р

R

< R >



















































Контрольные вопросы

1. В чём сущность и различие термодинамического и статистичес­кого методов исследования физических явлений?

2. Какой смысл вкладывается в понятие "термодинамическое сос­тояние тела"? Какие параметры состояния вы знаете?

3. Какой газ называется идеальным?

4. Каков физический смысл универсальной газовой постоянной? В каких единицах она измеряется?

5. Выведите уравнение Менделеева - Клапейрона.

6. Что такое моль? Что такое число Авогадро?

7. Что такое относительная молекулярная масса?

8. Какие приборы служат для измерения давления жидкостей и га­зов? Чем отличается вакуумметр от манометра?

Литература

1. Трофимова Т.И. Курс физики. -М.: Высшая школа, 1985, с. 64-68.

2. Савельев И.В. Курс общей физики, том I, -М.:Наука,1982,с. 262, 275-277.

Похожие:

Лабораторная работа 16 определение универсальной газовой постоянной методом откачки методические указания Владивосток 2004 iconМетодические указания к лабораторной работе Москва, 2003 г. Лабораторная работа 2 Определение концентрации раствора методом титрования
Цель работы: ознакомление с понятием "растворы" и способами выражения содержания растворенного вещества; определение концентрации...
Лабораторная работа 16 определение универсальной газовой постоянной методом откачки методические указания Владивосток 2004 iconЛабораторная работа №1 определение влажности грунта методом высушивания до постоянной массы
Определение влажности грунта методом высушивания до постоянной массы
Лабораторная работа 16 определение универсальной газовой постоянной методом откачки методические указания Владивосток 2004 iconЛабораторная работа Исследование свойств полупроводников методом эффекта Холла Методические указания Пенза 2004
Абрамов В. Б., Аверин И. А., Карпанин О. В., Медведев С. П., Метальников А. М, Печерская Р. М. Исследование свойств полупроводников...
Лабораторная работа 16 определение универсальной газовой постоянной методом откачки методические указания Владивосток 2004 iconЛабораторная работа №1: Определение полевой влажности почвы
Методические указания к практикуму по изучению физических и агрохимических свойств почв
Лабораторная работа 16 определение универсальной газовой постоянной методом откачки методические указания Владивосток 2004 iconМетодические указания к лабораторной работе Определение эдс методом компенсации д исциплина
Методические указания предназначены для специальностей 140610 «Электрооборудование и электрохозяйства предприятий, организаций и...
Лабораторная работа 16 определение универсальной газовой постоянной методом откачки методические указания Владивосток 2004 iconМетодические указания к лабораторной работе Определение коэффициента динамической Вязкости методом Стокса
Методические указания предназначены для специальностей 140610 «Электрооборудование и электрохозяйства предприятий, организаций и...
Лабораторная работа 16 определение универсальной газовой постоянной методом откачки методические указания Владивосток 2004 iconЛабораторная работа Исследование свойств полупроводников методом вольт-фарадных характеристик Методические указания
Абрамов В. Б., Карпанин О. В., Медведев С. П., Метальников А. М, Печерская Р. М. Исследование свойств полупроводников методом вольт-фарадных...
Лабораторная работа 16 определение универсальной газовой постоянной методом откачки методические указания Владивосток 2004 iconМетодические указания для специальности: 040100 Лечебное дело нальчик 2004 удк 616 (075) ббк 53- я -73 Рецензенты
Курортология: Методические указания.  На­ль­­чик: Каб. Балк ун-т, 2004. – 94 с
Лабораторная работа 16 определение универсальной газовой постоянной методом откачки методические указания Владивосток 2004 iconЛабораторная работа определение координат объекта методом фотографической астрометрии студента группы и-302 Соболева А. А. Руководители
Отождествление астронегатива и определение точных сферических координат звёзд по опорному каталогу 4
Лабораторная работа 16 определение универсальной газовой постоянной методом откачки методические указания Владивосток 2004 iconЛабораторная работа №4: Определение хлорида калия рефрактометрическим методом
Построить градуировочный график в координатах «концентрация-коэффициент преломления»
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org