4.2.Вывод расчетной формулы
Вданной лабораторной работе нам будет необходимо измерять давления и объёмы газа при
изотермическом перетекании газа (Т1) из сосуда с объёмом V1 в сосуд объёмом V2. Если сосуд объемом V1, в котором находится газ под давлением Р1, соединить с сосудом объёмом V2 с газом под давлением Р2, то при одинаковой и постоянной температуре сосудов, установившееся в них давление (Р) определяется уравнением Дальтона:
P = P1 + P2 . |
(20) |
А давления в первом и втором сосудах в начальный момент согласно уравнению Клапейрона - Менделеева соответственно равны:
P1 = MVm1 1 RT1 ,
P2 = MVm2 2 RT2 .
Выразим теперь массы газа в каждом сосуде и результирующую массу: m = m1 +m2 .
Из уравнения (20) получаем значение массы m1:
m1 = P1V1M . RT1
Из уравнения (21) получаем значение массы m2:
m2 = P2V2 M . RT2
(21)
(22)
(23)
(24)
(25)
Подставив выражения (23), (24) в (22), получим расчетное значение результирующего давления:
Pрасч = |
P1V1 + P2V2 |
. |
(26) |
|
|||
|
V1 +V2 |
|
|
Величину давления, полученного в эксперименте – Рэкспер. измеряем манометром и сравниваем полученные расчетное – Ррасч и экспериментальное – Рэкспер. значение давлений, делаем вывод.
5. Описание экспериментальной установки
Основные элементы установки смонтированы на плите-основании 1. Для изучения изотермического процесса используются груша-помпа 2, баллоны 3 и 4, тройник 5 со шлангами и зажимами, манометр 6.
7
Рис. 2
6.Порядок выполнения работы
1.Запишите показания барометра, т.е. величину атмосферного давления Р2 в таблицу 1.
2.Подключите к тройнику помпу (через шланг с зажимом), манометр и баллон 7, объёмом
V1. Накачайте в баллон воздух до давления 180-220 мм.рт.ст. и запишите это значение ( P1 ) в таблицу 1
3. Затяните зажим и отсоедините помпу. Вместо помпы присоедините баллон известного объёма V2, в котором находится воздух при атмосферном давлении Р2 и температуре Т2. Для того, чтобы температура Т2 равнялась комнатной температуре Т1, старайтесь не держать баллон в руках, а берите его за горлышко. Подождите 1-2 минуты до установления комнатной темпера-
туры Т1 воздуха в баллонах. Величину давления P1 найдите по формуле: |
|
P1 = P1 + P2 . |
(27) |
изапишите значения Р1 в таблицу 1.
4.Откройте зажим на шланге. Подождите еще 1-2 минуты и зарегистрируйте давление Рэкспер. Занесите величину давления Рэкспер. в таблицу 1.
5.Повторите измерения величин в пунктах 2-4 ещё 4 раза.
6.Найдите средние значения величин Р1, Рэкспер.
7.Согласно формуле (26) рассчитайте величину Ррасч.
8.Рассчитайте погрешности измерений Рэкспер. и Ррасч. Погрешность измерения Рэкспер равна цене деления манометра, а погрешность Ррасч. находится по методу Стьюдента.
9.Сравните численные величины Рэкспер. и Ррасч. Запишите окончательные результаты измерений и расчетов.
10.Сделайте вывод.
8