Gasvolym beroende p? tryck. Kompressorer. Fysikens gaslagar

F?rh?llandet mellan tryck, temperatur, volym och antal mol gas ("massan" av gas). Universell (mol?r) gaskonstant R. Clayperon-Mendeleev ekvation = tillst?ndsekvation f?r en idealgas.

Begr?nsningar av praktisk till?mplighet:

  • under -100°C och ?ver dissociations/s?nderdelningstemperatur
  • ?ver 90 bar
  • djupare ?n 99%

Inom intervallet ?verstiger ekvationens noggrannhet den f?r konventionella moderna tekniska m?tinstrument. Det ?r viktigt f?r ingenj?ren att f?rst? att betydande dissociation eller nedbrytning ?r m?jlig f?r alla gaser n?r temperaturen ?kar.

  • i SI R= 8,3144 J/(mol*K)- detta ?r det huvudsakliga (men inte det enda) tekniska m?tsystemet i Ryska federationen och de flesta europeiska l?nder
  • i GHS R= 8,3144*10 7 erg/(mol*K) - detta ?r det huvudsakliga (men inte det enda) vetenskapliga m?tsystemet i v?rlden
  • m- gasens massa i (kg)
  • M- molmassa av gas kg/mol (d?rmed ?r (m/M) antalet mol gas)
  • P-gastryck i (Pa)
  • T-gastemperatur i (°K)
  • V-gasvolym i m3

L?t oss l?sa ett par problem ang?ende gasvolym- och massfl?deshastigheter under antagandet att gasens sammans?ttning inte f?r?ndras (gasen dissocierar inte) - vilket ?r sant f?r de flesta av de gaser som anges ovan.

Denna uppgift ?r huvudsakligen relevant, men inte bara, f?r applikationer och enheter d?r gasvolymen m?ts direkt.

V 1 Och V 2, vid temperaturer, respektive, T 1 Och T 2 och l?t T 1< T 2. D? vet vi att:

Naturligtvis, V 1< V 2

  • Ju l?gre temperatur, desto mer signifikanta ?r indikatorerna f?r den volymetriska gasm?taren.
  • det ?r l?nsamt att leverera "varm" gas
  • det ?r l?nsamt att k?pa "kall" gas

Hur ska man hantera detta? ?tminstone en enkel temperaturkompensation kr?vs, det vill s?ga information fr?n en extra temperaturgivare m?ste tillf?ras r?kneanordningen.

Denna uppgift ?r huvudsakligen relevant, men inte bara, f?r applikationer och anordningar d?r gashastigheten m?ts direkt.

L?t counter() vid leveranspunkten ge de volymetriska ackumulerade kostnaderna V 1 Och V 2, vid tryck, respektive, P 1 Och P2 och l?t P 1< P2. D? vet vi att:

Naturligtvis, V 1>V 2 f?r samma m?ngder gas under givna f?rh?llanden. L?t oss f?rs?ka formulera flera praktiska slutsatser f?r detta fall:

  • Ju h?gre tryck, desto mer signifikanta ?r indikatorerna f?r gasvolymm?taren.
  • Det ?r l?nsamt att leverera l?gtrycksgas
  • l?nsamt att k?pa h?gtrycksgas

Hur ska man hantera detta? Minst enkel tryckkompensering kr?vs, det vill s?ga information fr?n en extra trycksensor m?ste tillf?ras r?kneanordningen.

Avslutningsvis vill jag notera att teoretiskt sett b?r varje gasm?tare ha b?de temperaturkompensation och tryckkompensation. Praktiskt taget......

Anteckning: traditionell presentation av ?mnet, kompletterat med en demonstration p? datormodell.

Av de tre aggregattillst?nden av materia ?r det enklaste det gasformiga tillst?ndet. I gaser ?r krafterna som verkar mellan molekyler sm? och kan under vissa f?rh?llanden f?rsummas.

Gas kallas perfekt , Om:

Storleken p? molekylerna kan f?rsummas, d.v.s. molekyler kan betraktas som materiella punkter;

Krafterna f?r interaktion mellan molekyler kan f?rsummas (den potentiella energin f?r interaktion mellan molekyler ?r mycket mindre ?n deras kinetiska energi);

Molekylernas kollisioner med varandra och med k?rlets v?ggar kan anses vara absolut elastiska.

Verkliga gaser ?r n?ra idealiska gaser n?r:

Tillst?nd n?ra normala f?rh?llanden (t = 0 0 C, p = 1,03·10 5 Pa);

Vid h?ga temperaturer.

Lagarna som styr beteendet hos idealgaser uppt?cktes experimentellt f?r ganska l?nge sedan. S?ledes etablerades Boyle-Mariotte-lagen redan p? 1600-talet. L?t oss ge formuleringarna av dessa lagar.

Boyles lag - Mariotte. L?t gasen vara under f?rh?llanden d?r dess temperatur h?lls konstant (s?dana f?rh?llanden kallas isotermisk ).F?r en given gasmassa ?r produkten av tryck och volym en konstant:

Denna formel kallas isoterm ekvation. Grafiskt visas beroendet av p p? V f?r olika temperaturer i figuren.

En kropps egenskap att ?ndra tryck n?r volymen ?ndras kallas kompressibilitet. Om volymf?r?ndringen sker vid T=const, s? karakteriseras kompressibiliteten isotermisk kompressibilitetskoefficient vilket definieras som den relativa f?r?ndringen i volym som orsakar en enhetsf?r?ndring i tryck.

F?r en idealisk gas ?r det l?tt att ber?kna dess v?rde. Fr?n isotermekvationen f?r vi:

Minustecknet indikerar att trycket minskar n?r volymen ?kar. S?ledes ?r den isotermiska kompressibilitetskoefficienten f?r en ideal gas lika med det reciproka av dess tryck. N?r trycket ?kar, minskar det, eftersom Ju h?gre tryck, desto mindre m?jlighet har gasen f?r ytterligare kompression.

Gay-Lussacs lag. L?t gasen vara under f?rh?llanden d?r dess tryck h?lls konstant (s?dana f?rh?llanden kallas isobarisk ). De kan uppn?s genom att placera gas i en cylinder st?ngd med en r?rlig kolv. D? kommer en f?r?ndring i gastemperatur att leda till r?relse av kolven och en f?r?ndring i volym. Gastrycket kommer att f?rbli konstant. I det h?r fallet, f?r en given massa gas, kommer dess volym att vara proportionell mot temperaturen:

d?r V 0 ?r volymen vid temperatur t = 0 0 C, - volymetrisk expansionskoefficient gaser Det kan representeras i en form som liknar kompressibilitetskoefficienten:

Grafiskt visas beroendet av V p? T f?r olika tryck i figuren.

G?r man fr?n temperatur i Celsius till absolut temperatur kan Gay-Lussacs lag skrivas som:

Charles lag. Om en gas befinner sig i f?rh?llanden d?r dess volym f?rblir konstant ( isokorisk f?rh?llanden), kommer trycket f?r en given gasmassa att vara proportionellt mot temperaturen:

d?r p 0 - tryck vid temperatur t = 0 0 C, - tryckkoefficient. Den visar den relativa ?kningen av gastrycket n?r den v?rms upp med 1 0:

Karls lag kan ocks? skrivas som:

Avogadros lag: En mol av vilken idealgas som helst vid samma temperatur och tryck upptar samma volym. Under normala f?rh?llanden (t = 0 0 C, p = 1,03·10 5 Pa) ?r denna volym lika med m -3 /mol.

Antalet partiklar som finns i 1 mol av olika ?mnen kallas. Avogadros konstant :

Det ?r l?tt att ber?kna antalet n0 partiklar per 1 m3 under normala f?rh?llanden:

Detta nummer kallas Loschmidt nummer.

Daltons lag: trycket hos en blandning av idealgaser ?r lika med summan av partialtrycken f?r de gaser som kommer in i den, dvs.

Var - partiella tryck- det tryck som komponenterna i blandningen skulle ut?va om var och en av dem upptog en volym lika med blandningens volym vid samma temperatur.

Clapeyron - Mendeleev ekvation. Fr?n de ideala gaslagarna vi kan f? statsekvationen , som f?rbinder T, p och V f?r en idealgas i ett tillst?nd av j?mvikt. Denna ekvation erh?lls f?rst av den franske fysikern och ingenj?ren B. Clapeyron och de ryska forskarna D.I. Mendeleev b?r d?rf?r deras namn.

L?t en viss gasmassa uppta en volym V 1, ha ett tryck p 1 och ha en temperatur T 1. Samma massa gas i ett annat tillst?nd k?nnetecknas av parametrarna V 2, p 2, T 2 (se figur). ?verg?ngen fr?n tillst?nd 1 till tillst?nd 2 sker i form av tv? processer: isotermisk (1 - 1") och isokorisk (1" - 2).

F?r dessa processer kan vi skriva lagarna f?r Boyle - Mariotte och Gay - Lussac:

Om vi eliminerar p 1 " fr?n ekvationerna f?r vi

Eftersom tillst?nd 1 och 2 valdes godtyckligt, kan den sista ekvationen skrivas som:

Denna ekvation kallas Clapeyrons ekvation , d?r B ?r en konstant, olika f?r olika massor av gaser.

Mendeleev kombinerade Clapeyrons ekvation med Avogadros lag. Enligt Avogadros lag upptar 1 mol av vilken idealgas som helst med samma p och T samma volym V m, d?rf?r kommer konstanten B att vara densamma f?r alla gaser. Denna konstant f?r alla gaser betecknas med R och kallas universell gaskonstant. Sedan

Denna ekvation ?r ideal gasekvation f?r tillst?nd , som ocks? kallas Clapeyron-Mendelejev ekvation .

Det numeriska v?rdet f?r den universella gaskonstanten kan best?mmas genom att ers?tta v?rdena f?r p, T och Vm i Clapeyron-Mendeleevs ekvation under normala f?rh?llanden:

Clapeyron-Mendeleev-ekvationen kan skrivas f?r vilken massa gas som helst. F?r att g?ra detta, kom ih?g att volymen av en gas med massan m ?r relaterad till volymen av en mol med formeln V = (m/M)V m, d?r M ?r molar massa av gas. D? kommer Clapeyron-Mendeleevs ekvation f?r en gas med massan m att ha formen:

var ?r antalet mol.

Ofta skrivs tillst?ndsekvationen f?r en idealgas i termer av Boltzmann konstant :

Baserat p? detta kan tillst?ndsekvationen representeras som

var ?r koncentrationen av molekyler. Fr?n den sista ekvationen ?r det tydligt att trycket hos en idealgas ?r direkt proportionell mot dess temperatur och koncentration av molekyler.

Liten demonstration idealgaslagar. Efter att ha tryckt p? knappen "L?t oss komma ig?ng" Du kommer att se presentat?rens kommentarer om vad som h?nder p? sk?rmen (svart f?rg) och en beskrivning av datorns agerande efter att du tryckt p? knappen "N?sta"(brun). N?r datorn ?r "upptagen" (dvs experiment p?g?r) ?r den h?r knappen inte aktiv. G? vidare till n?sta bildruta f?rst efter att ha f?rst?tt resultatet som erh?llits i det aktuella experimentet. (Om din uppfattning inte ?verensst?mmer med presentat?rens kommentarer, skriv!)

Du kan verifiera giltigheten av de ideala gaslagarna p? befintliga

Under 1600- och 1800-talen formulerades experimentella lagar f?r idealgaser. L?t oss kort p?minna om dem.

Idealiska gasisoprocesser– processer d?r en av parametrarna f?rblir of?r?ndrad.

1. Isokorisk process . Charles lag. V = konst.

Isokorisk process kallas en process som intr?ffar n?r konstant volym V. Gasens beteende i denna isokoriska process lyder Charles lag :

Vid en konstant volym och konstanta v?rden f?r gasmassan och dess molmassa f?rblir f?rh?llandet mellan gastrycket och dess absoluta temperatur konstant: P/T= konst.

Diagram ?ver en isokorisk process p? PV-diagrammet kallas isokor . Det ?r anv?ndbart att k?nna till grafen f?r en isokorisk process p? RT- Och VT-diagram (fig. 1.6).

Isokorekvation: D?r P 0 ?r tryck vid 0 °C, ?r a temperaturkoefficienten f?r gastryck lika med 1/273 grader -1. En graf ?ver ett s?dant beroende avРt


-diagrammet har den form som visas i figur 1.7.

2. Ris. 1.7 Isobarisk process. Gay-Lussacs lag. R

= konst. En isobar process ?r en process som sker vid konstant tryck P . En gass beteende under en isobar process lyder:

Gay-Lussacs lag Vid konstant tryck och konstanta v?rden p? massan av b?de gasen och dess mol?ra massa f?rblir f?rh?llandet mellan gasens volym och dess absoluta temperatur konstant:= konst.

V/T VT-diagrammet kallas Graf ?ver en isobar process p? isobar PV- Och . Det ?r anv?ndbart att k?nna till graferna f?r den isobariska processen RT


-diagram (fig. 1.8).

Ris. 1.8

Isobar ekvation: D?r a =1/273 grader -1 - temperaturkoefficient f?r volymetrisk expansion . En graf ?ver ett s?dant beroende av Vt


diagrammet har den form som visas i figur 1.9.

3. Ris. 1.9 Isotermisk process. Boyle-Mariottes lag.= konst.

T Isotermisk process ?r en process som intr?ffar n?r konstant temperatur

T. Beteendet hos en idealgas under en isotermisk process lyder

Boyle–Mariottes lag: Vid en konstant temperatur och konstanta v?rden av gasens massa och dess mol?ra massa f?rblir produkten av gasens volym och dess tryck konstant:= konst.

PV PV-diagrammet kallas Graf ?ver en isoterm process p? isoterm VT- Och . Det ?r anv?ndbart att k?nna till graferna f?r den isobariska processen. Det ?r anv?ndbart att k?nna till graferna f?r en isotermisk process


-diagram (Fig. 1.10).

Ris. 1.10

(1.4.5)

4. Isoterm ekvation: Adiabatisk process

(isentropisk):

5. En adiabatisk process ?r en termodynamisk process som sker utan v?rmev?xling med omgivningen. Polytropisk process. En process d?r v?rmekapaciteten hos en gas f?rblir konstant.

6. Den polytropiska processen ?r ett allm?nt fall av alla processer som anges ovan. Avogadros lag. Vid samma tryck och samma temperaturer inneh?ller lika volymer av olika idealgaser samma antal molekyler. En mol av olika ?mnen inneh?ller N A molekyler (Avogadros nummer).

7. Daltons lag. Trycket hos en blandning av ideala gaser ?r lika med summan av partialtrycken P f?r gaserna som ing?r i den:

(1.4.6)

Partialtryck Pn ?r det tryck som en given gas skulle ut?va om den ensam upptog hela volymen.

P? , gasblandningstryck.

2. Isokorisk process. V ?r konstant. P och T ?ndras. Gas lyder Charles lag . Trycket, vid konstant volym, ?r direkt proportionellt mot den absoluta temperaturen

3. Isotermisk process. T ?r konstant. P och V ?ndras. I det h?r fallet f?ljer gasen Boyle-Mariottes lag . Trycket hos en given gasmassa vid konstant temperatur ?r omv?nt proportionellt mot gasens volym.

4. Fr?n ett stort antal processer inom gas, n?r alla parametrar ?ndras, pekar vi ut en process som f?ljer den enhetliga gaslagen. F?r en given gasmassa ?r produkten av tryck och volym dividerat med absolut temperatur en konstant.

Denna lag ?r till?mplig f?r ett stort antal processer i gas, n?r gasparametrar inte ?ndras s?rskilt snabbt.

Alla angivna lagar f?r riktiga gaser ?r ungef?rliga. Felen ?kar med ?kande gastryck och densitet.

Arbetsorder:

1. del av arbetet.

1. S?nk ner glaskulslangen i ett k?rl med vatten i rumstemperatur (Fig. 1 i bilagan). Sedan v?rmer vi bollen (med h?nderna, med varmt vatten, f?rutsatt att gastrycket ?r konstant, skriv hur volymen av gasen beror p? temperaturen).

Slutsats:………………..

2. Anslut ett cylindriskt k?rl med en millimanometer med en slang (fig. 2). L?t oss v?rma metallk?rlet och luften i det med en t?ndare. Anta att gasens volym ?r konstant, skriv hur gasens tryck beror p? temperaturen.

Slutsats:………………..

3. Kl?m ihop det cylindriska k?rlet som ?r f?st vid millimanometern med h?nderna och minska dess volym (fig. 3). F?rutsatt att gastemperaturen ?r konstant, skriv hur gastrycket beror p? volymen.

Slutsats:……………….

4. Anslut pumpen till kulkammaren och pumpa in flera portioner luft (Fig. 4). Hur f?r?ndrades trycket, volymen och temperaturen p? luften som pumpades in i kammaren?

Slutsats:………………..

5. H?ll ca 2 cm 3 alkohol i flaskan, st?ng den med en propp med en slang (Fig. 5) f?st vid injektionspumpen. L?t oss g?ra n?gra pumpar tills korken l?mnar flaskan. Hur f?r?ndras luftens (och alkohol?ngans) tryck, volym och temperatur efter att korken har tagits bort?



Slutsats:………………..

En del av arbetet.

Kontrollerar Gay-Lussac-lagen.

1. Ta upp det uppv?rmda glasr?ret ur det varma vattnet och s?nk ner den ?ppna ?nden i ett litet k?rl med vatten.

2. H?ll luren vertikalt.

3. N?r luften i r?ret svalnar kommer vatten fr?n k?rlet in i r?ret (Figur 6).

4. Hitta och

L?ngd p? r?r och luftpelare (i b?rjan av experimentet)

Volymen varmluft i r?ret,

R?rets tv?rsnittsarea.

H?jden p? den vattenpelare som kom in i r?ret n?r luften i r?ret svalnade.

L?ngden p? kallluftskolonnen i r?ret

Volymen kall luft i r?ret.

Baserat p? Gay-Lussacs lag har vi tv? lufttillst?nd

Eller (2) (3)

Temperaturen p? varmvattnet i hinken

Rumstemperatur

Vi m?ste kontrollera ekvation (3) och d?rf?r Gay-Lussac-lagen.

5. L?t oss r?kna

6. Hitta det relativa m?tfelet vid l?ngdm?tning, med Dl = 0,5 cm.

7. Hitta det absoluta felet f?r f?rh?llandet

=……………………..

8. Anteckna resultatet av avl?sningen

………..…..

9. Hitta det relativa m?tfelet T, ta

10. Hitta det absoluta r?knefelet

11. Skriv ner resultatet av ber?kningen

12. Om intervallet f?r att best?mma temperaturf?rh?llandet (?tminstone delvis) sammanfaller med intervallet f?r att best?mma f?rh?llandet mellan l?ngderna av luftpelare i r?ret, d? ?r ekvation (2) giltig och luften i r?ret lyder Gay- Lussac lag.

Slutsats:……………………………………………………………………………………………………

Rapportkrav:

1. Verkets titel och syfte.

2. Lista ?ver utrustning.

3. Rita bilder fr?n applikationen och dra slutsatser f?r experiment 1, 2, 3, 4.

4. Skriv inneh?ll, syfte, ber?kningar av den andra delen av laborationen.

5. Skriv en avslutning p? den andra delen av laborationen.

6. Konstruera grafer f?r isoprocesser (f?r experiment 1,2,3) i axlarna: ; ; .

7. L?s problem:

1. Best?m densiteten f?r syre om dess tryck ?r 152 kPa och dess molekylers rotmedelhastighet ?r 545 m/s.

2. En viss gasmassa vid ett tryck av 126 kPa och en temperatur av 295 K upptar en volym av 500 liter. Hitta gasvolymen under normala f?rh?llanden.

3. Hitta massan av koldioxid i en cylinder med en kapacitet p? 40 liter vid en temperatur av 288 K och ett tryck p? 5,07 MPa.

Ans?kan

Introduktion

Tillst?ndet f?r en idealgas beskrivs fullst?ndigt av m?tbara storheter: tryck, temperatur, volym. F?rh?llandet mellan dessa tre kvantiteter best?ms av den grundl?ggande gaslagen:

Syftet med arbetet

Kollar Boyle-Mariotte-lagen.

Problem som ska l?sas

    M?tning av lufttrycket i en spruta n?r volymen ?ndras, med h?nsyn till att gastemperaturen ?r konstant.

Experimentell uppst?llning

Enheter och tillbeh?r

    Tryckm?tare

    Manuell vakuumpump

I detta experiment bekr?ftas Boyle–Mariottes lag med hj?lp av uppst?llningen som visas i figur 1. Luftvolymen i sprutan best?ms enligt f?ljande:

d?r p 0 atmosf?rstryck, а?p – tryck m?tt med en tryckm?tare.

Arbetsorder

    St?ll in sprutkolven p? 50 ml-m?rket.

    Tryck den fria ?nden av anslutningsslangen till handvakuumpumpen h?rt mot sprutans utlopp.

    ?ka volymen i steg om 5 ml medan du drar ut kolven och registrera tryckm?taravl?sningarna p? den svarta skalan.

    F?r att best?mma trycket under kolven ?r det n?dv?ndigt att subtrahera avl?sningarna av monometern, uttryckt i pascal, fr?n atmosf?rstrycket. Atmosf?rstrycket ?r cirka 1 bar, vilket motsvarar 100 000 Pa.

    F?r att bearbeta m?tresultaten m?ste n?rvaron av luft i anslutningsslangen beaktas. F?r att g?ra detta, m?t och ber?kna volymen p? anslutningsslangen genom att m?ta l?ngden p? slangen med ett m?ttband och diametern p? slangen med en bromsok, med h?nsyn till att v?ggtjockleken ?r 1,5 mm.

    Rita en graf ?ver den uppm?tta luftvolymen mot trycket.

    Ber?kna volymens beroende av tryck vid konstant temperatur med hj?lp av Boyle-Mariottes lag och rita en graf.

    J?mf?r teoretiska och experimentella beroenden.

2133. Gastryckets beroende av temperatur vid konstant volym (Charles lag)

Introduktion

L?t oss betrakta gastryckets beroende av temperaturen under f?ruts?ttning att volymen av en viss gasmassa f?rblir konstant. Dessa studier utf?rdes f?rsta g?ngen 1787 av Jacques Alexandre Cesar Charles (1746-1823). Gasen v?rmdes upp i en stor kolv kopplad till en kvicksilvermanometer i form av ett smalt kr?kt r?r. F?rsummar den obetydliga ?kningen av kolvens volym vid upphettning och den obetydliga volymf?r?ndringen n?r kvicksilvret f?rskjuts i ett smalt manometriskt r?r. S?ledes kan volymen gas anses vara konstant. Genom att v?rma vatten i ett k?rl som omger kolven, m?ttes gasens temperatur med en termometer T och motsvarande tryck r- enligt tryckm?taren. Genom att fylla k?rlet med sm?ltande is best?mdes trycket r O och motsvarande temperatur T O. Man fann att om vid 0 ? C trycket r O , sedan n?r den v?rms upp med 1 ? C kommer tryck?kningen att vara in ? r O.

M?ngden ? har samma v?rde (n?rmare best?mt n?stan samma) f?r alla gaser, n?mligen 1/273 ? C -1. Storleken ? kallas tryckets temperaturkoefficient. Charles lag till?ter dig att ber?kna trycket p? en gas vid vilken temperatur som helst om dess tryck vid en temperatur p? 0 ? C ?r k?nt sid o och trycket av samma gas vid temperatur?Charles lag till?ter dig att ber?kna trycket p? en gas vid vilken temperatur som helst om dess tryck vid en temperatur p? 0 ? C ?r k?nt t och trycket av samma gas vid temperatur. Temperaturen ?ndras till ? r O och trycket av samma gas vid temperatur, och trycket ?ndras med r, sedan trycket

Vid mycket l?ga temperaturer, n?r gasen n?rmar sig v?tsketillst?ndet, liksom i fallet med h?gt komprimerade gaser, g?ller inte Charles lag. Sammantr?ffandet av koefficienterna ?och? som ing?r i Charles lag och Gay-Lussacs lag ?r inte tillf?llig. Eftersom gaser f?ljer Boyle-Mariottes lag vid konstant temperatur m?ste ? och ? vara lika med varandra.

L?t oss ers?tta v?rdet p? trycktemperaturkoefficienten ? med formeln f?r tryckets temperaturberoende:

V?rde ( 273+ och trycket av samma gas vid temperatur) kan betraktas som ett temperaturv?rde uppm?tt p? en ny temperaturskala, vars enhet ?r densamma som den f?r Celsiusskalan, och noll anses vara en punkt som ligger 273 ? under punkten som anses vara noll av Celsius skalan, d.v.s. isens sm?ltpunkt. Nollan p? denna nya skala kallas absolut noll. Denna nya skala kallas den termodynamiska temperaturskalan, d?r T? och trycket av samma gas vid temperatur+273 ? .

D?, vid konstant volym, ?r Charles lag giltig:

Syftet med arbetet

Testar Charles's Law

Problem som ska l?sas

    Best?mning av gastryckets beroende av temperatur vid konstant volym

    Best?mning av den absoluta temperaturskalan genom extrapolering mot l?ga temperaturer

S?kerhets?tg?rder

    Observera: glas anv?nds i detta arbete.

    Var extremt f?rsiktig n?r du arbetar med en gastermometer; glask?rl och m?ttb?gare.

    Var extremt f?rsiktig n?r du arbetar med varmt vatten.

Experimentell uppst?llning

Enheter och tillbeh?r

    Gastermometer

    Mobilt CASSY Lab

    Termoelement

    Elektrisk v?rmeplatta

    M?tkopp i glas

    Glask?rl

    Manuell vakuumpump

Vid pumpning av luft i rumstemperatur med hj?lp av en handpump skapas tryck p? luftkolonnen p0+?р, d?r r 0 – yttre tryck. En droppe kvicksilver ut?var ocks? tryck p? luftpelaren:

I detta experiment bekr?ftas denna lag med hj?lp av en gastermometer. Termometern placeras i vatten med en temperatur p? ca 90°C och detta system kyls gradvis ned. Genom att pumpa ut luften ur gastermometern med hj?lp av en handvakuumpump uppr?tth?lls en konstant luftvolym under kylningen.

Arbetsorder

    ?ppna gastermometerns lock, anslut en handh?llen vakuumpump till termometern.

    Vrid f?rsiktigt termometern som visas till v?nster i fig. 2 och pumpa ut luften ur den med en pump s? att en droppe kvicksilver hamnar i punkt a) (se fig. 2).

    Efter att en droppe kvicksilver har samlats vid punkt a) vrid termometern med h?let upp?t och sl?pp den forcerade luften med handtag b) p? pumpen (se bild 2) f?rsiktigt s? att kvicksilvret inte delas i flera droppar.

    V?rm vatten i en glasbeh?llare p? en kokplatta till 90°C.

    H?ll varmt vatten i ett glask?rl.

    Placera en gastermometer i k?rlet och f?st den p? ett stativ.

    Placera termoelementet i vatten, systemet svalnar gradvis. Genom att pumpa ut luft ur gastermometern med hj?lp av en handh?llen vakuumpump uppr?tth?ller du en konstant volym av luftpelaren under hela kylningsprocessen.

    Anteckna tryckm?tarens avl?sning ? r och temperatur T.

    Rita beroendet av det totala gastrycket Charles lag till?ter dig att ber?kna trycket p? en gas vid vilken temperatur som helst om dess tryck vid en temperatur p? 0 ? C ?r k?nt 0 +?Charles lag till?ter dig att ber?kna trycket p? en gas vid vilken temperatur som helst om dess tryck vid en temperatur p? 0 ? C ?r k?nt+Charles lag till?ter dig att ber?kna trycket p? en gas vid vilken temperatur som helst om dess tryck vid en temperatur p? 0 ? C ?r k?nt Hg fr?n temperatur i o C.

    Forts?tt grafen tills den sk?r x-axeln.

    Best?m sk?rningstemperaturen och f?rklara erh?llna resultat.

    Med hj?lp av tangenten f?r lutningsvinkeln, best?m temperaturkoefficienten f?r trycket.