Описание установки и метода измерения. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГАЗОВОЙ (МОЛЯРНОЙ) ПОСТОЯННОЙ И СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ МОЛЕКУЛ ВОЗДУХА
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГАЗОВОЙ (МОЛЯРНОЙ) ПОСТОЯННОЙ И СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ МОЛЕКУЛ ВОЗДУХА Цель работы: измерение газовой постоянной методом откачки, определение скорости движения молекул. Оборудование: стеклянный баллон, весы с разновесами, термометр, насос, манометр, барометр-анероид. Краткая теория Газ считают идеальным, если размерами молекул можно пренебречь и молекулы можно считать материальными точками, которые движутся свободно, не взаимодействуя друг с другом, кроме моментов соударений. Свойства газа характеризуются параметрами состояния: давлением, температурой, объемом, количеством вещества, массой. Для идеального газа они связаны друг с другом уравнением состояния - уравнением Менделеева-Клапейрона . Количество вещества, измеряемое в молях n, определяется как отношение числа структурных элементов (молекул) N, содержащихся в данной массе вещества, к числу Авогадро NА: . С другой стороны, количество вещества можно найти как отношение массы вещества m к его молярной массе m: . Газовая (молярная) постоянная R численно равна работе изобарного расширения одного моля идеального газа при нагревании на один кельвин. Она одинакова для всех газов. Из сравнения молярных теплоемкостей изобарного и изохорного процессов следует, что их разность равна газовой постоянной. Эту постоянную часто называют молярнойпостоянной. Для определения газовой постоянной измеряют параметры газа в одном и том же объёме баллона в двух состояниях – до и после откачки. Записывают уравнения состояния для каждого случая, вычитают из первого уравнения второе, получая расчетную формулу для вычисления R: ,(1) где DР и Dm – разность давлений и масс газа в сосуде до и после откачки. Внутренняя энергия идеального газа состоит из кинетической энергии движения его молекул. Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы определяется температурой газа: , (2) где m0 – масса молекулы, – среднее значение квадрата скорости молекул. В кинетической теории газа связь между давлением газа и характеристиками его молекул описана основным уравнением: .Если записать это уравнение для двух состояний газа (до и после откачки), то, вычитая из первого уравнения второе, получим формулу для вычисления среднеквадратичной скорости молекул по разности давлений и масс газа: . (3) Контрольные вопросы 1. Какой газ называют идеальным? 2. Дайте определение моля. 3. Что показывает молярная масса вещества? 4. Как вычислить количество вещества в некоторой массе газа? 5. Какими параметрами можно описать состояние идеального газа? 6. Запишите основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа. Объясните смысл величин, входящих в уравнение. 7. Запишите уравнение состояния идеального газа. Объясните смысл каждой величины, входящей в уравнение. 8. Выведите рабочую формулу для определения газовой постоянной. 9. Каков физический смысл газовой постоянной? Описание установки и метода измерения Метод измерения газовой постоянной R основан на том, что воздух считают идеальным газом, подчиняющимся уравнению Менделеева-Клапейрона, измеряют его параметры в баллоне при атмосферном давлении и после удаления некоторой части газа (после откачки). Стеклянный баллон в виде шара с отростком соединяют резиновой трубкой с манометром, к которому с другой стороны присоединен насос для откачки воздуха из баллона. Схема установки представлена на рис. 1. Фотография установки приведена на рис. 2. Вычисление средней квадратичной скорости молекул выполняют двумя способами: по экспериментальным данным (формула 3) и по формуле средней квадратичной скорости через температуру и молярную массу воздуха.
Популярное: Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (656)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |