![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Визначення універсальної газової сталої
Лабораторна робота № 161
Мета роботи: визначити величину універсальної газової сталої. Прилади та обладнання: установка з вакуумметром, скляний балон з краном, терези з важками, барометр, термометр.
Теоретичні відомості
Універсальна газова стала - одна з фундаментальних фізичних сталих, що широко використовується в молекулярно - кінетичній теорії та термодинаміці, в інженерних дисциплінах, де вивчають процеси в газових середовищах (аеро - та гідродинаміка, тепломасообмін, енергетичне обладнання). Універсальна газова стала входить до багатьох фізичних формул, які використовують для обчислення процесів у газах, зокрема в рівнянні Клапейрона - Менделєєва: pV = де V- об'єм газу, м3; m - маса газу, кг; μ - молярна маса, кг/кмоль або кг/моль; T– абсолютна температура, К. Значення універсальної газової сталої в СІ: R = 8, 31 Дж/(моль·К) = 8, 31·103 Дж/(кмоль·К)
(в інженерних обчисленнях більше використовують друге значення). Для того, щоб визначити фізичний зміст універсальної газової сталої знайдемо елементарну роботу, яку виконує газ при зміні об'єму на dV:
δ A = pdV. (161.2)
Для ізобаричного процессу (p = const) продиференціюємо рівняння (161.1): pdV =
З формул (161.2) та (161.3) зробимо висновок, що dA = Отже, універсальна газова стала чисельно дорівнює роботі, яку виконує один моль ідеального газу при його ізобаричному нагріванні на один градус. Фізичний зміст універсальної газової сталої можна також встановити з рівняння Майєра: Cp = CV + R, де Ср, СV – відповідно ізобарна та ізохорна молярні теплоємності ідеального газу. Тобто R вказує, на скільки молярна теплоємність при ізобаричному нагріванні більша, ніж при ізохоричному. Існує ще одна стала k- стала Больцмана: k = R / NA = 1, 38·10-23Дж/К де NA = 6, 23·1023 моль-1 - число Авогадро. Фізичний зміст числа Авогадро: це число структурних одиниць (молекул, атомів, іонів) в одному молі будь-якої речовини. Стала Больцмана входить в усі закони, які містяться в класичній або квантовій функції розподілу частинок за енергіями. З рівняння Клапейрона - Менделєєва знаходимо основне рівняння молекулярно - кінетичної теорії ідеального газу. Для одного моля газу рівняння (161.1) має вигляд pVμ = RT,
де Vμ – об’єм одного моля газу, або p =
де n – концентрація молекул – число молекул в 1 м3; n = NA/Vμ .
|