Zależność między ciśnieniem, temperaturą, objętością i liczbą moli gazu ("masą" gazu). Uniwersalna (molowa) stała gazowa R

Zależność między ciśnieniem, temperaturą, objętością i liczbą moli gazu ("masą" gazu). Uniwersalna (molowa) stała gazowa Równanie R. Klaiperona-Mendeleeva = równanie stanu gazu doskonałego.

Ograniczenia praktycznej stosowalności: poniżej -100 ° C i powyżej temperatury dysocjacji/rozkładu powyżej 90 bar głębszy niż 99% W tym zakresie dokładność równania jest wyższa niż w przypadku konwencjonalnych nowoczesnych przyrządów inżynierskich. Inżynier musi zrozumieć, że wszystkie gazy mogą ulegać znacznej dysocjacji lub rozkładowi wraz ze wzrostem temperatury.

w SI R \u003d 8,3144 J / (mol * K)- jest to główny (ale nie jedyny) system pomiarów inżynierskich w Federacji Rosyjskiej i większości krajów europejskich w GHS R = 8,3144 * 10 7 erg / (mol * K) - jest to główny (ale nie jedyny) naukowy system pomiarowy na świecie m-masa gazu w (kg) m to masa molowa gazu kg/mol (więc (m/M) to liczba moli gazu) P- ciśnienie gazu w (Pa) T- temperatura gazu w (°K) V- objętość gazu wm 3

Rozwiążmy kilka problemów z objętością i przepływem masowym gazu zakładając, że skład gazu się nie zmienia (gaz nie dysocjuje) - co jest prawdą w przypadku większości wymienionych powyżej gazów.

Problem ten dotyczy głównie, ale nie tylko, zastosowań i urządzeń, w których bezpośrednio mierzy się objętość gazu.

V 1 I V 2, w temperaturach, odpowiednio, T1 I T2 Odpuść sobie T1< T2. Wtedy wiemy, że:

Naturalnie, V 1< V 2

• wskaźniki gazomierza objętościowego są tym bardziej „ciężkie” im niższa temperatura
• opłacalna dostawa „ciepłego” gazu
• opłaca się kupować „zimny” gaz

Jak sobie z tym poradzić? Wymagana jest przynajmniej prosta kompensacja temperatury, tzn. informacja z dodatkowego czujnika temperatury musi być doprowadzona do licznika.

Problem ten dotyczy głównie, ale nie tylko, zastosowań i urządzeń, w których mierzy się bezpośrednio prędkość gazu.

Niech licznik () w punkcie dostawy poda wielkość skumulowanych kosztów V 1 I V 2, przy ciśnieniach, odpowiednio, P1 I P2 Odpuść sobie P1< P2. Wtedy wiemy, że:

Naturalnie, V 1>V 2 dla równych ilości gazu w danych warunkach. Spróbujmy sformułować kilka praktycznych wniosków dla tego przypadku:

• wskaźniki gazomierza objętościowego są tym bardziej „ciężkie” im wyższe ciśnienie
• opłacalna dostawa gazu niskociśnieniowego
• opłaca się kupić gaz pod wysokim ciśnieniem

Jak sobie z tym poradzić? Wymagana jest co najmniej prosta kompensacja ciśnienia, tj. do urządzenia zliczającego musi być doprowadzona informacja z dodatkowego czujnika ciśnienia.

Podsumowując, chciałbym zauważyć, że teoretycznie każdy gazomierz powinien mieć zarówno kompensację temperatury, jak i kompensację ciśnienia. Praktycznie....

Właściwości fizyczne gazów i prawa stanu gazowego oparte są na molekularno-kinetycznej teorii gazów. Większość praw stanu gazowego została wyprowadzona dla gazu doskonałego, którego siły cząsteczkowe są równe zeru, a objętość samych cząsteczek jest nieskończenie mała w porównaniu z objętością przestrzeni międzycząsteczkowej.

Cząsteczki gazów rzeczywistych oprócz energii ruchu prostoliniowego posiadają energię rotacji i wibracji. Zajmują pewną objętość, to znaczy mają skończony rozmiar. Prawa dla gazów rzeczywistych różnią się nieco od praw dla gazów doskonałych. Odchylenie to jest tym większe, im wyższe ciśnienie gazów i im niższa ich temperatura, uwzględnia się je wprowadzając do odpowiednich równań współczynnik korygujący ściśliwość.

Podczas transportu gazów rurociągami pod wysokim ciśnieniem, duże znaczenie ma współczynnik ściśliwości.

Przy ciśnieniach gazu w sieciach gazowych do 1 MPa prawa stanu gazu dla gazu doskonałego dość dokładnie odzwierciedlają właściwości gazu ziemnego. Przy wyższych ciśnieniach lub niskich temperaturach stosuje się równania uwzględniające objętość zajmowaną przez cząsteczki i siły oddziaływania między nimi lub wprowadza się do równań współczynniki korygujące dla gazu doskonałego - współczynniki ściśliwości gazu.

Prawo Boyle'a - Mariotte.

Liczne eksperymenty wykazały, że jeśli weźmiesz określoną ilość gazu i poddasz go różnym ciśnieniom, to objętość tego gazu zmieni się odwrotnie do ciśnienia. Zależność między ciśnieniem a objętością gazu w stałej temperaturze wyraża się wzorem:

p 1 / p 2 \u003d V 2 / V 1 lub V 2 \u003d p 1 V 1 / p 2,

gdzie p1 I V 1- początkowe ciśnienie bezwzględne i objętość gazu; p2 I V 2 - ciśnienie i objętość gazu po zmianie.

Z tego wzoru można uzyskać następujące wyrażenie matematyczne:

V 2 p 2 = V 1 p 1 = const.

Oznacza to, że iloczyn wartości objętości gazu przez wartość ciśnienia gazu odpowiadającego tej objętości będzie wartością stałą w stałej temperaturze. Ustawa ta ma praktyczne zastosowanie w branży gazowniczej. Pozwala określić objętość gazu, gdy zmienia się jego ciśnienie oraz ciśnienie gazu, gdy zmienia się jego objętość, pod warunkiem, że temperatura gazu pozostaje stała. Im bardziej zwiększa się objętość gazu w stałej temperaturze, tym mniejsza staje się jego gęstość.

Zależność między objętością a gęstością wyraża wzór:

V 1/V2 = ρ 2 /ρ 1 ,

gdzie V 1 I V 2- objętości zajmowane przez gaz; ρ 1 I ρ 2 to gęstości gazu odpowiadające tym objętościom.

Jeżeli stosunek objętości gazów zastąpimy stosunkiem ich gęstości, to otrzymamy:

ρ2/ρ1 = p2/p1 lub ρ2 = p2ρ1/p1.

Można stwierdzić, że w tej samej temperaturze gęstości gazów są wprost proporcjonalne do ciśnień, pod jakimi te gazy się znajdują, czyli gęstość gazu (w stałej temperaturze) będzie tym większa, im większe będzie jego ciśnienie .

Przykład. Objętość gazu pod ciśnieniem 760 mm Hg. Sztuka. a temperatura 0 ° C wynosi 300 m 3. Jaką objętość zajmie ten gaz przy ciśnieniu 1520 mm Hg. Sztuka. i w tej samej temperaturze?

760 mmHg Sztuka. = 101329 Pa = 101,3 kPa;

1520 mmHg Sztuka. = 202658 Pa = 202,6 kPa.

Podstawianie podanych wartości V, p 1, p 2 we wzorze otrzymujemy m 3:

V 2= 101, 3-300/202,6 = 150.

Prawo Gay-Lussaca.

Przy stałym ciśnieniu, wraz ze wzrostem temperatury, objętość gazów wzrasta, a wraz ze spadkiem temperatury maleje, to znaczy przy stałym ciśnieniu objętości tej samej ilości gazu są wprost proporcjonalne do ich temperatur bezwzględnych. Matematycznie ta zależność między objętością a temperaturą gazu przy stałym ciśnieniu jest zapisana w następujący sposób:

V 2 / V 1 \u003d T 2 / T 1

gdzie V jest objętością gazu; T to temperatura bezwzględna.

Ze wzoru wynika, że ​​jeśli pewna objętość gazu zostanie podgrzana pod stałym ciśnieniem, to zmieni się ona tyle razy, ile zmieni się jego temperatura bezwzględna.

Ustalono, że przy podgrzaniu gazu o 1°C przy stałym ciśnieniu jego objętość zwiększa się o stałą wartość równą 1/273,2 objętości początkowej. Wartość ta nazywana jest współczynnikiem rozszerzalności cieplnej i jest oznaczona p. Mając to na uwadze, prawo Gay-Lussaca można sformułować w następujący sposób: objętość danej masy gazu przy stałym ciśnieniu jest liniową funkcją temperatury:

Vt = V0 (1 + βt lub Vt = V0T/273.

Prawo Karola.

Przy stałej objętości ciśnienie bezwzględne stałej ilości gazu jest wprost proporcjonalne do jego bezwzględnych temperatur. Prawo Karola wyraża się wzorem:

p 2 / p 1 \u003d T 2 / T 1 lub p 2 \u003d p 1 T 2 / T 1

gdzie p 1 I p 2- ciśnienia bezwzględne; T1 I T 2 to bezwzględne temperatury gazu.

Ze wzoru możemy wywnioskować, że przy stałej objętości ciśnienie gazu podczas ogrzewania wzrasta tyle razy, ile wzrasta jego temperatura bezwzględna.

Upewnijmy się, że cząsteczki gazu znajdują się naprawdę wystarczająco daleko od siebie, a zatem gazy są dobrze ściśliwe.Weźmy strzykawkę i umieśćmy jej tłok mniej więcej pośrodku cylindra. Otwór strzykawki łączymy z rurką, której drugi koniec jest szczelnie zamknięty. W ten sposób część powietrza zostanie uwięziona w cylindrze strzykawki pod tłokiem i w rurce, a część powietrza zostanie uwięziona w cylindrze pod tłokiem. Teraz obciążmy ruchomy tłok strzykawki. Łatwo zauważyć, że tłok trochę opadnie. Oznacza to, że zmniejszyła się objętość powietrza, czyli gazy łatwo ulegają sprężeniu. W ten sposób między cząsteczkami gazu występują wystarczająco duże odstępy. Umieszczenie ciężarka na tłoku powoduje zmniejszenie objętości gazu. Z drugiej strony, po ustawieniu ciężaru, tłok po lekkim obniżeniu zatrzymuje się w nowej pozycji równowagi. To znaczy że siła ciśnienia powietrza na tłoku zwiększa i ponownie równoważy zwiększony ciężar tłoka z obciążeniem. A ponieważ powierzchnia tłoka pozostaje niezmieniona, dochodzimy do ważnego wniosku.

Gdy objętość gazu maleje, jego ciśnienie wzrasta.

Pamiętajmy jednocześnie, że masa gazu i jego temperatura podczas eksperymentu pozostały niezmienione. Zależność ciśnienia od objętości można wyjaśnić w następujący sposób. Wraz ze wzrostem objętości gazu zwiększa się odległość między jego cząsteczkami. Każda cząsteczka musi teraz przebyć większą odległość od jednego uderzenia w ścianę naczynia do następnego. Średnia prędkość cząsteczek pozostaje niezmieniona, w związku z czym cząsteczki gazu rzadziej uderzają o ściany naczynia, co prowadzi do spadku ciśnienia gazu. I odwrotnie, gdy objętość gazu maleje, jego cząsteczki częściej uderzają o ściany naczynia, a ciśnienie gazu wzrasta. Wraz ze spadkiem objętości gazu zmniejsza się odległość między jego cząsteczkami.

Zależność ciśnienia gazu od temperatury

W poprzednich eksperymentach temperatura gazu pozostawała niezmieniona i badaliśmy zmianę ciśnienia spowodowaną zmianą objętości gazu. Rozważmy teraz przypadek, w którym objętość gazu pozostaje stała, a temperatura gazu się zmienia. Masa również pozostaje niezmieniona. Możesz stworzyć takie warunki, umieszczając określoną ilość gazu w cylindrze z tłokiem i mocując tłok

Zmiana temperatury danej masy gazu przy stałej objętości

Im wyższa temperatura, im szybciej poruszają się cząsteczki gazu.

W związku z tym,

Po pierwsze, częściej występuje wpływ cząsteczek na ścianki naczynia;

Po drugie, zwiększa się średnia siła uderzenia każdej cząsteczki w ścianę. To prowadzi nas do innego ważnego wniosku. Wraz ze wzrostem temperatury gazu wzrasta jego ciśnienie. Pamiętajmy, że to stwierdzenie jest prawdziwe, jeśli masa i objętość gazu pozostają niezmienione podczas zmiany jego temperatury.

Magazynowanie i transport gazów.

Zależność ciśnienia gazu od objętości i temperatury jest często wykorzystywana w inżynierii i życiu codziennym. W przypadku konieczności przetransportowania znacznej ilości gazu z jednego miejsca do drugiego lub gdy gazy muszą być przechowywane przez długi czas, umieszcza się je w specjalnych, mocnych metalowych naczyniach. Zbiorniki te wytrzymują wysokie ciśnienia, dlatego za pomocą specjalnych pomp można w nich wpompować znaczne masy gazu, które w normalnych warunkach zajmowałyby setki razy większą objętość. Ponieważ ciśnienie gazów w butlach jest bardzo wysokie nawet w temperaturze pokojowej, nigdy nie należy ich podgrzewać ani próbować robić w nich dziury, nawet po użyciu.

Gazowe prawa fizyki.

Fizyka świata rzeczywistego w obliczeniach jest często sprowadzana do nieco uproszczonych modeli. To podejście ma największe zastosowanie do opisu zachowania gazów. Ustalone eksperymentalnie zasady zostały zredukowane przez różnych badaczy do praw fizyki gazu i posłużyły jako pojawienie się koncepcji „izoprocesu”. To taki fragment eksperymentu, w którym jeden parametr zachowuje stałą wartość. Gazowe prawa fizyki operują głównymi parametrami gazu, a dokładniej jego stanem fizycznym. Temperatura, objętość i ciśnienie. Wszystkie procesy związane ze zmianą jednego lub większej liczby parametrów nazywane są termodynamicznymi. Pojęcie procesu izostatycznego sprowadza się do stwierdzenia, że ​​podczas każdej zmiany stanu jeden z parametrów pozostaje niezmieniony. Tak zachowuje się tzw. „gaz idealny”, który z pewnymi zastrzeżeniami można zastosować do rzeczywistej materii. Jak wspomniano powyżej, rzeczywistość jest nieco bardziej skomplikowana. Jednak z dużą pewnością zachowanie gazu w stałej temperaturze charakteryzuje się za pomocą prawa Boyle'a-Mariotte'a, które stwierdza:

Iloczyn objętości i ciśnienia gazu jest wartością stałą. To stwierdzenie jest uważane za prawdziwe, jeśli temperatura się nie zmienia.

Proces ten nazywa się izotermicznym. W tym przypadku zmieniają się dwa z trzech badanych parametrów. Fizycznie wszystko wygląda na proste. Ściśnij napompowany balon. Temperaturę można uznać za niezmienioną. W rezultacie ciśnienie wewnątrz kuli wzrośnie wraz ze spadkiem objętości. Wartość iloczynu dwóch parametrów pozostanie niezmieniona. Znając początkową wartość co najmniej jednego z nich, możesz łatwo znaleźć wskaźniki drugiego. Kolejną zasadą na liście „gazowych praw fizyki” jest zmiana objętości gazu i jego temperatury przy tym samym ciśnieniu. Nazywa się to „procesem izobarycznym” i jest opisane za pomocą prawa Gay-Lusac. Stosunek objętości i temperatury gazu pozostaje niezmieniony. Dzieje się tak pod warunkiem stałej wartości ciśnienia w danej masie materii. Fizycznie też wszystko jest proste. Jeśli kiedykolwiek ładowałeś zapalniczkę gazową lub używałeś gaśnicy z dwutlenkiem węgla, widziałeś efekt tego prawa „na żywo”. Gaz wydobywający się z kanistra lub dzwonka gaśnicy szybko się rozpręża. Jego temperatura spada. Możesz zamrozić swoją skórę. W przypadku gaśnicy całe płatki śniegu z dwutlenku węgla powstają, gdy gaz pod wpływem niskiej temperatury szybko przechodzi w stan stały z gazowego. Dzięki prawu Gay-Lusac można łatwo określić temperaturę gazu, znając jego objętość w danym momencie. Gazowe prawa fizyki opisują również zachowanie w warunkach stałej zajętej objętości. Taki proces nazywa się izochorycznym i opisany jest przez prawo Karola, które stanowi: Przy stałej zajmowanej objętości stosunek ciśnienia do temperatury gazu pozostaje niezmienny w dowolnym momencie. W rzeczywistości każdy zna zasadę: nie można podgrzewać odświeżaczy powietrza i innych naczyń zawierających gaz pod ciśnieniem. Sprawa kończy się wybuchem. To, co się dzieje, jest dokładnie tym, co opisuje prawo Karola. Temperatura rośnie. Jednocześnie ciśnienie wzrasta, ponieważ objętość się nie zmienia. W momencie, gdy wskaźniki przekroczą dopuszczalne, dochodzi do zniszczenia cylindra. Znając zajętą ​​objętość i jeden z parametrów, możesz łatwo ustawić wartość drugiego. Chociaż prawa fizyki gazu opisują zachowanie jakiegoś idealnego modelu, można je łatwo zastosować do przewidywania zachowania gazu w rzeczywistych układach. Zwłaszcza w życiu codziennym izoprocesy mogą łatwo wyjaśnić, jak działa lodówka, dlaczego zimny strumień powietrza wylatuje z puszki odświeżacza powietrza, co powoduje pęknięcie komory lub kuli, jak działa zraszacz i tak dalej.

Podstawy MKT.

Molekularno-kinetyczna teoria materii- sposób wyjaśnienia zjawiska termiczne, który łączy przebieg zjawisk i procesów termicznych z cechami struktury wewnętrznej materii oraz bada przyczyny determinujące ruch termiczny. Teoria ta została uznana dopiero w XX wieku, chociaż wywodzi się ze starożytnej greckiej atomowej teorii budowy materii.

wyjaśnia zjawiska termiczne osobliwościami ruchu i interakcji mikrocząstek materii

Opiera się na prawach mechaniki klasycznej I. Newtona, które pozwalają wyprowadzić równanie ruchu mikrocząstek. Niemniej jednak, ze względu na ich ogromną liczbę (w 1 cm 3 substancji znajduje się około 10 23 cząsteczek), niemożliwe jest jednoznaczne opisanie ruchu każdej cząsteczki lub atomu w ciągu sekundy przy użyciu praw mechaniki klasycznej. Dlatego do budowy nowoczesnej teorii ciepła wykorzystuje się metody statystyki matematycznej, które wyjaśniają przebieg zjawisk termicznych w oparciu o prawa zachowania znacznej liczby mikrocząstek.

Molekularna teoria kinetyczna zbudowany na podstawie uogólnionych równań ruchu ogromnej liczby cząsteczek.

Molekularna teoria kinetyczna wyjaśnia zjawiska cieplne z punktu widzenia wyobrażeń o wewnętrznej budowie materii, czyli wyjaśnia ich naturę. To głębsza, choć bardziej złożona teoria, która wyjaśnia istotę zjawisk termicznych i określa prawa termodynamiki.

Oba istniejące podejścia są podejście termodynamiczne I teoria kinetyki molekularnej- są naukowo udowodnione i wzajemnie się uzupełniają i nie są ze sobą sprzeczne. W związku z tym badanie zjawisk i procesów termicznych jest zwykle rozważane z punktu widzenia fizyki molekularnej lub termodynamiki, w zależności od tego, jak materiał jest prezentowany w prostszy sposób.

Podejścia termodynamiczne i molekularno-kinetyczne uzupełniają się w wyjaśnianiu zjawiska i procesy termiczne.

Równanie stanu gazu doskonałego określa zależność między temperaturą, objętością i ciśnieniem ciał.

• Pozwala określić jedną z wielkości charakteryzujących stan gazu, zgodnie z dwiema pozostałymi (stosowanymi w termometrach);
• Określ, jak przebiegają procesy w określonych warunkach zewnętrznych;
• Określ, jak zmienia się stan systemu, jeśli działa lub otrzymuje ciepło z ciał zewnętrznych.

Równanie Mendelejewa-Clapeyrona (idealne równanie stanu gazu)

- uniwersalna stała gazowa, R = kN A

Równanie Clapeyrona (kombinowane prawo gazowe)

Poszczególnymi przypadkami równania są prawa gazowe opisujące izoprocesy w gazach doskonałych, tj. procesy, w których jeden z makroparametrów (T, P, V) jest stały w zamkniętym układzie izolowanym.

Zależności ilościowe między dwoma parametrami gazu o tej samej masie przy stałej wartości trzeciego parametru nazywamy prawami gazowymi.

Przepisy dotyczące gazu

Prawo Boyle'a - Mariotte

Pierwsze prawo gazowe zostało odkryte przez angielskiego naukowca R. Boyle'a (1627-1691) w 1660 roku. Praca Boyle'a została nazwana „Nowe eksperymenty dotyczące sprężyn powietrznych”. Rzeczywiście, gaz zachowuje się jak ściśnięta sprężyna, co widać po sprężeniu powietrza w konwencjonalnej pompce rowerowej.

Boyle badał zmianę ciśnienia gazu w funkcji objętości w stałej temperaturze. Proces zmiany stanu układu termodynamicznego w stałej temperaturze nazywa się izotermicznym (od greckich słów isos - równy, term - ciepło).

Niezależnie od Boyle, nieco później francuski naukowiec E. Mariotte (1620-1684) doszedł do tych samych wniosków. Dlatego znalezione prawo nazwano prawem Boyle-Mariotte.

Iloczyn ciśnienia gazu o danej masie i jego objętości jest stały, jeśli temperatura się nie zmienia

pV = const

Prawo Gay-Lussaca

Ogłoszenie o odkryciu kolejnego prawa gazowego zostało opublikowane dopiero w 1802 roku, prawie 150 lat po odkryciu prawa Boyle-Mariotte. Prawo określające zależność objętości gazu od temperatury przy stałym ciśnieniu (i stałej masie) zostało ustanowione przez francuskiego naukowca Gay-Lussaca (1778-1850).

Względna zmiana objętości gazu o danej masie przy stałym ciśnieniu jest wprost proporcjonalna do zmiany temperatury

V = V 0 αT

Prawo Karola

Zależność ciśnienia gazu od temperatury przy stałej objętości została eksperymentalnie ustalona przez francuskiego fizyka J. Charlesa (1746-1823) w 1787 roku.

J. Charles w 1787 r., a więc wcześniej niż Gay-Lussac, również ustalił zależność objętości od temperatury przy stałym ciśnieniu, ale nie opublikował swojej pracy w odpowiednim czasie.

Ciśnienie danej masy gazu o stałej objętości jest wprost proporcjonalne do temperatury bezwzględnej.

p = p 0 γT

Imię	Sformułowanie	Wykresy
Prawo Boyle-Mariotte – proces izotermiczny	Dla danej masy gazu iloczyn ciśnienia i objętości jest stały, jeśli temperatura się nie zmienia
Prawo Gay-Lussaca - proces izobaryczny

2. Proces izochoryczny. V jest stałe. Zmiana P i T. Gaz przestrzega prawa Karola . Ciśnienie przy stałej objętości jest wprost proporcjonalne do temperatury bezwzględnej

3. Proces izotermiczny. T jest stałe. Zmiana P i V. W tym przypadku gaz jest zgodny z prawem Boyle-Mariotte . Ciśnienie danej masy gazu w stałej temperaturze jest odwrotnie proporcjonalne do objętości gazu.

4. Spośród dużej liczby procesów w gazie, gdy wszystkie parametry się zmieniają, wyróżniamy proces zgodny z ujednoliconym prawem gazowym. Dla danej masy gazu iloczyn ciśnienia razy objętość podzielone przez temperaturę bezwzględną jest stały.

Prawo to ma zastosowanie do dużej liczby procesów w gazie, gdy parametry gazu nie zmieniają się bardzo szybko.

Wszystkie wymienione prawa dla gazów rzeczywistych są przybliżone. Błędy rosną wraz ze wzrostem ciśnienia i gęstości gazu.

Porządek pracy:

1. część pracy.

1. Opuszczamy wąż szklanej kuli do naczynia z wodą o temperaturze pokojowej (rys. 1 w załączniku). Następnie podgrzewamy kulkę (rękami, ciepłą wodą) Biorąc pod uwagę stałe ciśnienie gazu napisz jak objętość gazu zależy od temperatury

Wyjście:………………..

2. Połączyć naczynie cylindryczne z milimanometrem z wężem (rys. 2). Podgrzejmy metalowe naczynie i znajdujące się w nim powietrze zapalniczką. Zakładając, że objętość gazu jest stała, napisz, jak ciśnienie gazu zależy od temperatury.

Wyjście:………………..

3. Ściskamy rękoma cylindryczne naczynie przymocowane do milimanometru, zmniejszając jego objętość (rys. 3). Zakładając, że temperatura gazu jest stała, napisz, jak ciśnienie gazu zależy od objętości.

Wyjście:……………….

4. Podłącz pompkę do komory z kuli i wpompuj kilka porcji powietrza (rys. 4). Jak zmieniło się ciśnienie, objętość i temperatura powietrza wtłaczanego do komory?

Wyjście:………………..

5. Do butelki wlać około 2 cm 3 alkoholu, zamknąć korek wężykiem (rys. 5) przymocowanym do pompki iniekcyjnej. Zróbmy kilka pociągnięć, aż korek opuści butelkę. Jak zmienia się ciśnienie, objętość i temperatura powietrza (i oparów alkoholu) po zdjęciu korka?

Wyjście:………………..

Część pracy.

Weryfikacja prawa Gay-Lussaca.

1. Wyciągamy podgrzaną szklaną rurkę z gorącej wody i spuszczamy otwarty koniec do małego naczynia z wodą.

2. Trzymaj rurkę pionowo.

3. Gdy powietrze w rurce ochładza się, woda z naczynia dostaje się do rurki (rys. 6).

4. Znajdź i

Długość rurki i kolumny powietrza (na początku eksperymentu)

Objętość ciepłego powietrza w tubie

Pole przekroju rury.

Wysokość słupa wody wchodzącej do rurki, gdy powietrze w rurce ochładza się.

Długość słupa zimnego powietrza w rurze

Objętość zimnego powietrza w rurce.

Na podstawie prawa Gay-Lussaca Mamy dla dwóch stanów powietrza

Lub (2) (3)

Temperatura ciepłej wody w wiadrze

Temperatura pokojowa

Musimy sprawdzić równanie (3) i stąd prawo Gay-Lussaca.

5. Oblicz

6. Przy pomiarze długości znajdujemy względny błąd pomiaru, przyjmując Dl = 0,5 cm.

7. Znajdź bezwzględny błąd stosunku

=……………………..

8. Zapisz wynik odczytu

………..…..

9. Znajdujemy względny błąd pomiaru T, biorąc

10. Znajdź bezwzględny błąd obliczeń

11. Zapisz wynik obliczeń

12. Jeżeli przedział wyznaczania stosunku temperatury (przynajmniej częściowo) pokrywa się z przedziałem wyznaczania stosunku długości słupów powietrza w rurze, to równanie (2) jest poprawne, a powietrze w rurze jest zgodne z Gay - Prawo Lussaca.

Wyjście:……………………………………………………………………………………………………

Wymóg raportu:

1. Tytuł i cel pracy.

2. Lista wyposażenia.

3. Narysuj obrazki z aplikacji i wyciągnij wnioski do eksperymentów 1, 2, 3, 4.

4. Napisz treść, cel, obliczenia drugiej części pracy laboratoryjnej.

5. Napisz wnioski z drugiej części pracy laboratoryjnej.

6. Sporządzić wykresy izoprocesów (dla eksperymentów 1,2,3) w osiach: ; ; .

7. Rozwiąż problemy:

1. Wyznacz gęstość tlenu, jeśli jego ciśnienie wynosi 152 kPa, a średnia kwadratowa prędkość jego cząsteczek wynosi -545 m/s.

2. Pewna masa gazu o ciśnieniu 126 kPa i temperaturze 295 K zajmuje objętość 500 litrów. Znajdź objętość gazu w normalnych warunkach.

3. Znajdź masę dwutlenku węgla w butli o pojemności 40 litrów w temperaturze 288 K i ciśnieniu 5,07 MPa.

dodatek