Определение универсальной газовой постоянной

Определение универсальной газовой постоянной

Методом откачки

Брянск 2004

Определение универсальной газовой постоянной методом откачки

Цель работы: Познакомится с практическим методом определения универсальной газовой постоянной.

Приборы: Стеклянный баллон, тарелка от насоса Камовского, насос,

тройник, соединительные шланги.

Литература: 1. Кудрявцев Б.Б. Курс физики. Теплота и молекулярная физика. М.

”Просвещение”, 1965 г.

2. Кикоин И.К. и Кикоин А.К. Молекулярная физика. М. физматизд, 1963 г.

стр. 28-31

3. Яковлев В.Ф. Курс физики. Теплота и молекулярная физика. М.

“Просвещение”, 1976 г, параграфы 7-9.

Введение

В данной работе универсальная газовая постоянная измеряется методом откачки. Экспериментальная установка состоит из стеклянного баллона, соединённого с вакуумметром.

Уравнение Менделеева - Клапейрона для объёма V при комнатной температуре T, атмосферном давлении P, для массы воздуха M₁ в баллоне, запишется в следующем виде:

(1)

где: М₁=m₁-m₀- масса пустого баллона

m₁- суммарная масса баллона и воздуха в нём при давлении P₁.

Если откачать насосом воздух из баллона до давления Р₂ (при той же температуре Т), то уравнение (1) запишется так:

(2)

где M₂= m₁-m₀, m₂- суммарная масса баллона и воздуха при давлении Р₂ (после откачки).

Из уравнений (1) и (2) найдём универсальную газовую постоянную

(3)

Описание экспериментальной установки

Схема экспериментальной установки показана на рис. 1. Она состоит из стеклянного баллона А, вакуумметра В и насоса Камовского Н. Стеклянный баллон А установлен на подставке и помещён в мешочек из хлопчатобумажной ткани, с целью предохранения от осколков баллона, вакуумметр вакуумной тарелки насоса Камовского, шкала которого проградуирована в единицах кгc \ см².

Измерение и обработка результатов

Аккуратно отсоедините резиновую трубку с зажимом 3 от тройника 1, баллон А поместите на весы (баллон перемещают только на подставке П.). На аналитических весах при открытом зажиме 3 определите суммарную массу М₁ (баллона А и воздуха в нём до откачки).

Баллон А после взвешивания возвращают на подставку П и соединяют резиновой трубкой с тройником 1. Насосом Н откачивают воздух из баллона А до определённого давления. Производят отсчёт давления по манометру и зажимом 3 перекрывают трубку, идущую к баллону. Отсоединяют баллон от тройника Т и на аналитических весах определяют массу М₂ баллона и содержащего в нём воздуха (после откачки). Измерения проделывают не менее 3 раз при одном и том же давлении (Р₁ – Р₂ ).

По формуле (3) вычисляют искомую величину R, оценивают абсолютную и относительную ошибки измерения. Все полученные опытом результаты заносятся в таблицу 1.

Таблица 1.

	m1(кг)	m2(кг)	m1-m2(кг)	P1-P2(Па)	(P1-P2)(Па)	R(Дж\К *моль)	R(Дж\ К*моль)	(m1-m2)(кг)	R\R* 100%	R R
Ср.

М – берут из справочника,

Т – комнатная температура по шкале Кельвина,

V- написано на приборе.

Вопросы и упражнения

1. Что понимается под идеальным газом?
2. Какой физический смысл универсальной газовой постоянной R?
3. Каково значение универсальной газовой постоянной в системе СИ?
4. Используя уравнение Менделеева - Клайперона получите газовые законы.
5. В каких единицах измеряется давление в системе СИ?

6. Переведите 0,7 килограмм-силы/см² в паскали; в мм. рт.ст.