Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Лабораторная работа №17
Экспериментальная проверка уравнения состояния и законов идеального газа
1.1 Экспериментальная проверка уравнения состояния и законов идеального газа
1.2 Определение объема рабочей камеры поршневого насоса и предельного давления газа в вакуумной установке
2. Приборы и принадлежности:
герметичные сосуды (1 и 2), манометр (3), механический насос (4), краны (5, 6, 7).
2.1Схема установки
3. Теория:
Под идеальным газом понимается совокупность непрерывно и беспорядочно движущихся точечных частиц конечной массы, столк новения между которыми происходят по закону абсолютно упругого удара, причем других способов взаимодействия между частицами нет, то есть силы взаимодействия на конечном расстоянии отсутст вует. Давление, оказываемое идеальным газом на стенки сосуда, в котором он находится, определяется силами, возникающими при абсолютно упругих соударениях молекул со стенками. Рассмотрим од ну из молекул, отражающихся от стенки сосуда (рис. 1). Величина средней силы равна:
(1)
А величина изменения импульса:
(2)
где: m0 – масса молекулы
υy – проекция скорости на ось Y, перпендикулярную стенке.
Но средняя сила равна:
(3)
Давление Р равно:
(4)
Но значит:
(5)
Отсюда имеем: (6)
сомножитель есть средняя кинетическая энергия теплового движения одной молекулы, имеем:
(7)
Уравнение (7) называется основным уравнением молекулярно кинетической теории газов. Значит:
(8)
где: K = 1,38∙10-23 - постоянная Больцмана.
Из уравнения (7) и (8)и получаем состояние идеального газа в виде:
(9)
Общее число молекул в сосуде равно N = n0Y. Тогда: (10) где отсюда:
(11)
где: R = 8.31 - Универсальная газовая постоянная.
Уравнение состояния идеального газа, представленного в виде (11) называется уравнением Менделеева – Клайперона. Т.к. R, m, μ не изменяются для взятого газа, то имеем:
(14)
Из уравнения (14):
4. Расчет погрешности
3.
Р0, кПа |
P1, кПа |
P2, кПа |
А, Дж |
В, Дж |
∆А, Дж |
∆В, Дж |
|
95,76 |
49,05 |
31,392 |
193,8 |
188,16 |
0,0019 |
0,0038 |
|
49,05 |
32,373 |
193,8 |
188,16 |
0,0019 |
0,0038 |
|
|
49,05 |
32,75 |
193,8 |
188,16 |
0,0019 |
0,0038 |
5. Контрольные вопросы:
1. Что такое идеальный газ?
Это множество беспорядочно движущихся точек, взаимодействующие между собой и с другими телами только при непосредственных столкновениях, при которых они ведут себя как упругие шары.
2. Сколько термодинамических параметров полностью определяют состояние идеального газа? Какие это параметры?
p - давление, V – объем, T - температура
3. Какие формы записи уравнения состояния идеального газа вы знаете?
- уравнения Менделеева – Клапейрона
Концентрация n молекул газа определяется по формуле
Уравнение для давления
Кол-во вещества
Закон Бойля - Мариотта
При данной массе газа при постоянной температуре произведение объема газа на соответствующее ему давление есть величина постоянная (изотермический процесс)
, т.к. , формула примет вид , или
Закон Шарля
При и имеет место так называемый изохорный процесс
Уравнение Менделеева – Клапейрона в этом случае можно записать так:
, т.е.
При постоянном объеме давление газа прямо пропорционально его абсолютной температуре.
Закон Гей-Люссака
При постоянном давлении объем газа прямо пропорционален температуре
5.Каким образом в работе подтверждается справедливость уравнения состояния?
Если перекрыть сообщение между 2 сосудами и откачать часть воздуха из 1-го сосуда, то давление P1 и объем V1 оставшихся там v1 молей газа будут связаны уравнением
а параметры состояния воздуха в сосуде 2 емкостью V2 при сообщении его с атмосферой – ур-ем
где Р0 – давление воздуха в этом сосуде = атмосферному
После перекрытия сообщения сосуда 2 с атмосферой и соединении его с сосудом 1 параметры состояния воздуха в сообщающихся сосудах, будут отвечать уравнению
где P2 – давление в соединенных сосудах
отсюда следует что
6. На основе какого закона и как определяется объем рабочей камеры насоса?
На основе закона Бойля - Мариотта
6. Вывод:
В данной лабораторной работе мы экспериментально проверили уравнения состояния и законы идеального газа, а также был произведен расчет погрешности.
2
3
1
4
5
6
Z
X
1
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
2
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
4
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
3
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.