Lab номер 3 - работилница учебник по молекулярна физика

Lab № 3

ОПРЕДЕЛЯНЕ НА THERMAL ФАКТОР GAS натиск чрез газ термометър

Удобства: газ термометър, две широк стъклен съд, термометъра.

Целта на работата. С въвеждане на газ термометър, определяне въздушно налягане термичен коефициент.

Теория. Всяка промяна в състоянието на тялото (тялото система) се нарича термодинамичен процес. Физични величини, които определят състоянието на тялото, наречени термодинамични параметри (променливи на състоянието).

Изохорен (изохорен) процес, наречен термодинамичен процес срещащи се при постоянна система обем. Изохорен процес в идеален газ е описана от Чарлз. при постоянен обем налягането на дадена маса на газ е пряко пропорционална на температурата:

където p0 и р - газово налягане при първоначална (т = 0 или C 0 T0 = 273,15 К) и крайни температури, - термичен коефициент на налягане. която характеризира относителното увеличаване на налягането на газа чрез загряване до известна степен. За идеалните газове у = (1 / 273,15) K -1. В реални газове γ зависи от температурата и естеството на газа.

Според молекулно-кинетичната теория на правото Чарлз може да се обясни по следния начин. Нагряването на газ увеличава средната скорост на молекулите. Ако приложената обем се поддържа постоянно, тогава молекулите се нагряват повече и повече сила ще се сблъскат с по стените, и голяма сила ще действа на стената. Когато постоянен обем се увеличава налягането, упражнявано от газа. Защо се увеличава линейно с налягане температура? Ключът е да се отчете зависимост от средната скорост на молекулите на квадратния корен на температурата. Налягане се дължи на сблъсък на молекулите с стените, и броя на сблъсъци в секунда се увеличава скоростта на молекулите. Въпреки това, силата на натиск на стената по време на удар се определя импулс молекула, която е линейно зависим от скоростта. По този начин, тъй като броят на сблъсъци и техните ефективност нараства с увеличаване на скоростта. Следователно, можем да заключим, че натискът се увеличава с квадрата на средната скорост и следователно пропорционална на температурата. Този качествен разсъждение е количествено изразена основно уравнение на кинетичната теория на идеалните газове:

където р - налягане на газа, п - брой молекули на единица обем, т.е. концентрация, m0 - молекулярна маса, - средното квадратично скоростта на молекулите, к - Болцман константа T - абсолютна температура.

Описание на документа и теорията на метод. За да се определи температурния коефициент на налягането на газа се прилага газ термометър (1), който се състои от стъклен контейнер напълнена със сух въздух; заварена тръба на цилиндъра тръба и стъклен капилярен и с чешмяна д К и края на капилярната тръба е спойка в по-широк като скачените съдове 3-5 мм диаметър, които чрез винилхлорид тръба, свързана към резервоара и Б. скачените съдове. в резервоара и в пълна с живак. Всички тези части са монтирани върху вертикална стойка с измервателна скала L С директно в мястото на капилярната тръба със съединението и марки прилага n0. позицията на които се определя от мащаб S. повдигане или спускане на резервоара B може да поддържа постоянен обем на газ в съд А. съд в съд B потопен с вода. Спирална T служи за нагряване на вода в съд В, а оттам и на газа в А. съд Температурата се определя и се поддържа постоянен контакт термометър CT и релета. Релето е включен в електрическата мрежа чрез лабораторни трансформатор LATR а.

Ако газът в съд се загрява от температура t1 (обикновено стайна температура) преди t2. то уравнението Клапейрон може да се запише:

Тъй като Т = 273,15 + т, съгласно закона на Чарлз и γ = (1 / 273,15) K -1. след това (3) уравнението може да бъде в писмена форма:

където γ - съотношение налягане топлинна газ.

Ако приемем, че обемът на съд при нагряване варира, ние получаваме:

където β - термичен коефициент на обемно разширение на стъклото (материал на съд), АТ = t2-t1.

Заместването на стойност V2 с формула (5) в формула (4):

Ние се трансформира в резултат на уравнението, игнорирайки продукт (γβ) поради своята незначителност. имаме

Имайки разширяване на обема на живак, налягането на газа в съд при температура t1 ще

където един 0.00018 / ° C е коефициентът на обемно разширение на живак, N1 - позицията на менискуса на живак в тръбата при температура t1. h1 = n1-n0 - разлика между двете нива, H0 - атмосферно налягане. Поради незначителни коефициент обем живак разширение може да бъде пренебрегнато от втория срок на знаменател. след това

По същия начин, може да се намери на газ под налягане в съд при температура Т2:

където бн = h2-H1. Термично налягане газ съотношение γ се определя от формула (9).

Редът на изпълнение

Чрез отваряне на клапана, на контейнер се запълва със сух въздух при стайна температура и чешмяна К затваря.
Преброяване на температурата на водата в съда Б от CT термометър, която е начална температура t1 въздуха в съд А.
В преместване на резервоара, се опитват да менискус живак в тръбата съвпада с n0 марка. Регламент n0 определя от скалата на S.
Разчита скалата с позицията на менискуса на живак в тръбата в горната част - това е n1. Тогава разликата между двете нива h1 = n1-n0.
Атмосферно H0 стойност на налягането по време на експеримента се определя лаборатория барометър.
Загрява вода в широк стъклен съд B (оттук въздуха в съд) до температура от 40-50 0 С. При нагряване на въздуха в съда и се увеличава въздушното налягане и нивото на живак в тръбата и започне да пада, и тръба - да се увеличава. След 10-12 минути, когато нивото на живак в тръбите и да спрат да се променя и повишаване на резервоара B до ниво, където менискуса на живак в тръбата и е подравнен с n0 маркировка. Разчита скалата с позицията на менискуса в тръбата и - n0 и тръба - N2. Тогава разликата между двете нива h2 = n2-n0. незабавно да освободи резервоар в долно положение след h2 на измерването.
Преброяване на температурата на водата t2 горещо с термометър RT.
В намерени стойности t1, Н1, H0, Н2 и t2 са заместени в уравнение (9), и определяне на стойността на γ. Измерванията се извършват по няколко пъти при различни температури. Намери средна стойност на γ, абсолютната и относителната грешка.

Забележка:

По време на експеримента чешмата до съд и не докосвайте.
Вземете стойността на коефициента на топлинно разширение на стъклото равно на Р = 25 ∙ 10 -6 ° С -1.

Тестовите въпроси