Лабораторная работа № 7

Цель работы: определение молярной (универсальной) газовой постоянной R - константы состояния идеального газа, одинаковой для всех газов.

Приборы и принадлежности: стеклянная колба, насос Камовского, рычажные весы, манометры, термометр

Теоретическое введение

В данной работе универсальная газовая постоянная измеряется методом откачки. Молярную газовую постоянную можно определить из уравнения Менделеева-Клапейрона:

(1)

где Р – давление, V – объем, m – масса газов, – молярная масса газа, Т – абсолютная температура газа.

Все параметры газа, входящие в уравнение (1) можно измерить непосредственно, за исключением массы газа, так как взвешивание газа возможно только вместе с сосудом, в котором он заключен.

Запишем уравнения состояния одного и того же газа при неизменных температуре Т и объеме V до откачки газа из сосуда и после.

До откачки

(2)

После откачки

(3)

где – суммарная масса воздуха m₁ и сосуда m₀ до откачки при давлении Р₁ ;

–суммарная масса воздуха m₂ и сосуда m₀ после откачки при давлении Р₂ ;

Из уравнения 2 и 3 следует выражение для молярной газовой постоянной

(4)

Следовательно, если определить давление Р и температуру Т=273+tС, то по формуле 4 легко рассчитать молярную газовую постоянную.

Описание установки

Приборы и принадлежности: стеклянная колба, насос Камовского, манометр, аналитические весы.

Общий вид установки представлен на рис. 1. Установка состоит из стеклянной колбы с отростком, на которой надета резиновая трубка с зажимом и насоса Камовского и манометром. К стеклянной колбе подвязана нить, с помощью которой она подвешивается к коромыслу аналитических весов для взвешивания. Объем колбы указан на чехле, в котором она находится.

Порядок выполнения работы

1. Осторожно вынуть колбу из коробки и с открытым зажимом подвесить к коромыслу аналитических весов. Определить суммарную массу М₁ колбы с воздухом.

2. Колбу поместить в коробку, соединить резиновой трубкой с манометром и откачать воздух до некоторого давления Р₂. При этом манометр показывает разность давлений.

3. Закрепить зажим, отсоединить колбу от манометра и на аналитических весах вновь определить суммарную массу М₂ колбы с воздухом.

4. Полученные значения суммарных масс колбы с воздухом М₁ – до откачки, М₂ – после откачки, а также показания манометра Р₁–Р₂, записать в таблицу. При этом показания манометра в кг/см² необходимо перевести ­в Па: 1кг/см²=0,981∙10⁵Па; .

Таблица 1

№	М1 кг	М2 кг	М1–М2 кг	Т К	Р1–Р2 Па	R	R	∙100%
1
2
3

5. Вычислить массу откачанного воздуха как разность .

6. Измерить температуру воздуха в лаборатории.

7. Подсчитать по формуле (4) молярную газовую постоянную.

8. Опыт произвести не менее трех раз.

9. Рассчитать среднее значение R и сравнить его с теоретическим значением.

10. Подсчитать абсолютную и относительную погрешности и записать окончательный результат в виде:

Вывод:

Ответить письменно на контрольные вопросы: