Файл: ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №10.pdf

9

Парциальным называется такое давление Рi , которое оказала бы одна i-я компонента смеси, если бы она занимала весь объем V сосуда заполненного смесью, при рассматриваемой температуре.

Применяя уравнение Менделеева-Клапейрона к смеси газов общей массой m=m1+m2+......+mN , вводят понятие фиктивной (лишенной физического смысла)

По последней формуле нетрудно определить молярную массу смеси идеальных газов с заданным процентным содержанием каждой из компонент.

Так, например, для воздуха, учитывая, что он состоит в основном из азота N2 составляющего ~78% от общей массы m, и кислорода , составляющего ~ 22% (количество примесей остальных газов ничтожно мало и их не учитываем), получаем:

Mсл. = 0,78m + 0,22m » 29 ×10−3 кг / моль 0,78m0,028 + 0,22m0,032

10

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Описание установки Установка состоит из колбы 2 , помещенной в термостат 1 (рисунок4).

Колба с помощью тонкой, покрытой теплоизолирующим материалом трубки 4 соединена с манометром 5. Кран 3 служит для сообщения колбы с атмосферой.

Рисунок 4 - Схема установки Внешний вид панели управления термостата представлен на рисунке 5

Рисунок 5 - Внешний вид панели управления термостата H7 ,H9-лампы

1- переключатель. Предназначен для включения термостата в сеть 2 - переключатель. Предназначен для включения насоса 3 - переключатель. Предназначен для включения вибратора

4 - переключатель. Предназначен для включения термостата на ускоренный

разогрев Н8 - линейный индикатор температуры.

5 - блок переключателей. Предназначен для установки требуемой температуры 6 - колодка

11

Теория метода

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

При нагревании давление воздуха в колбе увеличивается. Вследствие этого происходит изменение уровней жидкости в коленах манометра (рисунок 4). Если изменением объема воздуха, которое вызвано перемещением жидкости в манометре пренебречь, то процесс нагревания можно считать изохорическим. Тогда, записав уравнение газового состояния для двух различных состояний

воздуха и решив полученную систему относительно молярной газовой постоянной R, получим

R = Mρ TP ,

где М - молярная масса воздуха, ρ - плотность воздуха при атмосферном давлении

Меры безопасности при выполнении работы

1 Соблюдать все меры предосторожности при работе на установках с использованием напряжения 220 В.

2До проверки Вашей готовности к занятиям установку в электрическую сеть не включать.

3Перед включением проверить наличие заземления.

4Запрещается помещать в камеру термостата материалы, воспламеняющиеся при температуре термостатирования или близкой к ней.

5Без указания преподавателя ускоренный разогрев не включать.

6В процессе работы вибратор не включать.

Ход работы

1)Откройте кран 3, установите в колбе атмосферное давление, закройте кран.

2)По контрольному термометру термостата определите начальную температуру воздуха, а по барометру - атмосферное давление. Используя эти данные, по

таблице определите плотность воздуха ρ .

12

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

3)Подключите термостат к сети. Нажмите кнопку переключателя 1СЕТЬ, при этом должна включиться лампа Н9 и засветиться начальный участок линейного индикатора Н8.

4)Нажмите кнопку переключателя 2 НАСОС, при этом должен включиться электродвигатель привода насоса, предназначенного для перемешивания рабочей жидкости.

5)Нажмите одну из кнопок блока переключателя 5 (в зависимости от заданной преподавателем температуры), при этом на колодке 6 должна включиться соответствующая этой температуре лампа.

ВНИМАНИЕ! Без указания преподавателя пункт 6 не выполнять !

6)При необходимости (по указанию преподавателя) нажмите кнопку переключателя 4 УСКОРЕННЫЙ РАЗОГРЕВ, при этом должна включиться лампа Н7.

7)В процессе нагревания воздуха в колбе высота светящегося столбика линейного индикатора Н8 возрастает. Определите не менее чем для пяти точек

изменение температуры Т = Тi -Т1 воздуха и соответствующие значения hi.

По достижении заданной температуры лампа Н7 и переключатель 4, если он был включен, выключатся и через некоторое время высота столбика линейного индикатора Н8 стабилизируется на определенном уровне.

8)После окончания работы с термостатом отключите все кнопки, возвратив их в исходное (не нажатое) положение, при этом:

для отключения кнопки фиксированного значения диапазона температур (25, 37, ... 100 0С) слегка нажмите и отпустите любую другую из этих кнопок;

для отключения кнопок СЕТЬ, НАСОС, ВИБРАТОР нажмите и отпустите каждую кнопку в отдельности.

9)Постройте график h = f ( Т). Убедитесь в его линейности (изохорическом характере процесса).

10)По графику определите угловой коэффициент полученной прямой:

tg α = ht

11) По формуле (6) определите молярную газовую постоянную R и сравните полученный результат с табличным.

Контрольные вопросы

1 В чем сходство и отличие термодинамического и статистического методов? 2 Сформулируйте определение термодинамической системы и ее параметров.

3 Какое состояние термодинамической системы называют стационарным, равновесным, неравновесным ?

4 Какой процесс называют термодинамическим, равновесным, неравновесным? 13

5 Какой газ называют идеальным?

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

6 Расскажите об условиях проведения изотермического процесса и его закономерностях. Изобразите изотермы для различной массы газа.

7 Расскажите об условиях проведения изобарического процесса и его закономерностях. Изобразите изобары для различной массы газа.

8При каких условиях происходит изохорический процесс? Как зависит давление от температуры? Изобразите изохоры для различной массы газа.

9Что называют относительной молекулярной массой вещества, количеством вещества, молярной массой?

10Сформулируйте закон Авогадро и поясните физический смысл постоянной Авогадро.

11Выведите уравнение Менделеева-Клапейрона.

12Поясните физический смысл молярной газовой постоянной.

13Сформулируйте и объясните закон Дальтона и следствия из него.

14Приведите вывод расчетной формулы (6).

15При каких условиях справедлива расчетная формула (6)?

16 Почему по линейности графика функции h = f ( T) можно считать процесс нагревания воздуха изохорическим?

17До какой предельной температуры можно проводить нагревание воздуха в колбе?

18Как оценить предельную конечную температуру воздуха., для которой можно считать выполняющимся принятое в ходе работы приближение (изохорический характер процесса)?

Список используемых источников

1Трофимова Т.И. Курс физики, т.1 - М.: В.Ш., 1997.

2Цэдрык М.С. Курс агульнай фiзiкi. -Мн.: В.Ш.,1995.

3Наркевич И.И. и др. Физика для втузов, ч.1. - Мн.: В.Ш.,1992.

4Савельев И.В. Курс общей физики, т.1. - М.: Наука, 1987.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com