Краткая теория.

Молекулярной (молярной) массой называется масса одного моля вещества. В единицах СИ эта величина измеряется в килограммах на моль. Молем какого-либо называется количество этого вещества, содержащее столько же структурных элементов (молекул, атомов и т.д.), сколько атомов содержится в 0, 012 кг изотопа углерода С. Молекулярную массу газа можно определить из уравнения газового состояния.

При не очень высоких давлениях, но достаточно высоких температурах газ можно считать идеальным. Состояние такого газа описывается уравнением Менделеева-Клапейрона:

(1.1)

где P – давление газа; – объём газа; – масса газа; - молярная масса газа; =8, 31 Дж/(моль К) – универсальная газовая постоянная; – абсолютная температура газа.

Из уравнения (1.1) можно получить формулу для молярной массы газа:

(1.2)

Если измерение давления P объема, температуры газа, т.е. параметров газа, входящих в формулу (1.2) не вызывает особенных трудностей, то определение массы газа выполнить практически невозможно, так как взвешивание газа возможно только вместе с колбой, в которой он находится. Поэтому для определения необходимо исключить массу сосуда. Это можно сделать рассмотрев уравнение состояния двух масс и одного и того же газа при неизменных температуре Т и объёме V.

Пусть в колбе объёмом V находится газ массой при давлении и температуре . Уравнение состояния (1.1) для этого газа имеет вид

(1.3)

Откачаем часть газа из колбы, не изменяя его температуры. После откачки масса газа, что оставалась в колбе, и его давление уменьшилось. Обозначим их соответственно и и снова запишем уравнение состояния

(1.4.)

Из уравнений (1.3) и (1.4) получим:

(1.5)

Полученная формула (1.5) даёт возможность определить , если известно изменение массы газа (но не сама масса), а также изменение давления, температура и объём газа.

В данной работе исследуемым газом является воздух, который представляет собой смесь азота, кислорода, аргона и других газов.

Формула (1.5) пригодна и для определения смеси газов. Найденное в этом случае значение представляет собой некоторую среднюю или эффективную молярную массу смеси газов. Молярная масса смеси газов может быть рассчитана и теоретически, если известно процентное содержание и молярная масса каждого из газов, входящих в состав смеси, по формуле

,

(1.6)

где - относительное содержание газа; - молярные массы газов.

Если известна молярная масса газа, то можно легко определить ещё одну важную характеристику газа – его плотность . Плотность газа – это масса единицы объёма газа:

.

(1.7)

Определив из уравнения Менделеева-Клапейрона, получим

.

(1.8)

Плотность смеси газов можно вычислить по формуле (1.8), подразумевая под эффективную молярную массу смеси.

Выполнение работы.

Задание.

1. Подать напряжение питания на электронные весы, включив установку тyмблером «Сеть».

2. С помощью электронных весов определить массу колбы с воздухом () при давлении .

З. Включив компрессор тумблером " Пуск" и, открыв кран, откачать воздух из кол бы до давления , после чего, закрыв кран и выключив компрессор, опре­делить с помощью весов массу колбы с воздухом () при давлении . Полученные результаты занести в таблицу 1.1

4. Повторить измерения по пп.2-З не менее З раз.

5. Измерить температуру воздуха в лаборатории.

6. Выключить установку тумблеро0м " Сеть".

Таблица измерений 1.

№ № Зизм.	, кг	, кг	ккг	ППа	ППа	Р1- , ППа	, К К К	, кг/моль	, кг/м