Temperatūrinio dujų slėgio koeficiento nustatymas

Temperatūrinio dujų slėgio koeficiento nustatymas Darbo tikslas. Susipažinti su idealiųjų dujų būsenos lygtimi ir izoprocesais dujose. Eksperimentiškai nustatyti temperatūrinį dujų slėgio koeficientą. Teorinė dalis. Idealiosiomis dujomis vadiname tokias dujas, kurių molekulės neturi savojo tūrio ir tarpusavyje nesąveikauja. Joms galioja Klapeirono būsenos lygtis: pV = (M/μ) RT. Čia p - dujų slėgis, V - jų tūris, M - dujų masė, μ - dujų molio masė, R - universalioji dujų konstanta ir T - absoliutinė temperatūra. Iš šios lygties išplaukia, kad, esant pastoviam tūriui, t.y. vykstant izochoriniam procesui, dujų slėgis tiesiai proporcingas absoliutinei temperatūrai (Šarlio dėsnis). Šį dėsnį gerai paaiškina molekulinė kinetinė dujų teorija. Pagal ją molekulių dūžiai į sieneles makroskopiškai pasireiškia kaip dujų slėgis. Idealiųjų dujų slėgis lygus: p = n0kT. Čia n0 - molekulių skaičius tūrio vienete; k - Bolcmano konstanta. Iš šių dviejų formulių matyti, kad, kylant temperatūrai, bet nekintant tūriui, dujų slėgis tiesiškai didėja. Šį slėgio kitimą apibūdina temperatūrinis slėgio koeficientas β. Dydis β parodo, koks yra santykinis slėgio pokytis, pakėlus temperatūrą vienu laipsniu, kai tūris pastovus. Šis koeficientas vienodas visoms toms dujoms, kurioms tinka idealiųjų dujų būsenos dėsniai, ir apytiksliai lygus β = 1/273,15 K-1. Matuojant temperatūrą t Celsijaus laipsniais, Šarlio dėsnis apytiksliai užrašomas taip: p = p0 (1 + βt). Čia p0 - dujų slėgis, esant 00C temperatūrai, p - slėgis, esant temperatūrai t, 0C. Temperatūrą t1 atitinkantį dujų slėgį pažymėkime p1 = p0 (1 + βt1), o temperatūrą t2 atitinkantį slėgį - p2 = p0 (1 + βt2). Iš šių lygčių gauname: β = (p2 - p1)/(p1t2 - p2t1). Šia formule naudosimės temperatūriniam slėgio koeficientui nustatyti temperatūroje, artimoje kambario temperatūrai. Aparatūra ir darbo metodas. Šiame darbe nustatomas oro temperatūrinis slėgio koeficientas. Normaliomis sąlygomis orą galime laikyti idealiosiomis dujomis. Stikliniame inde 1 (žr. pav.) yra tiriamasis sausas oras, kuris šildomas termostatu 2. Tiriamojo oro temperatūra matuojam termometru 3. Užregistravę pradinę temperatūrą t1, ištraukiame čiaupą 4 ir slėgį inde p1 sulyginame su atmosferos slėgiu, kuris išmatuojamas laboratorijoje esančiu barometru. Slėgio prieaugį inde Δp = p2 - p1, kurį gauname pakėlę oro temperatūrą, matuojame manometru pagal jame susidariusį vandens stulpelių aukščių skirtumą h. Gautą skalėje 5 aukščių skirtumą h redukuojame gyvsidabriui. Gyvsidabrio specifinis svoris 13,6 karto didesnis negu vandens, todėl slėgio prieaugis gyvsidabrio stulpelio milimetrais bus Δp = h/13,6 mm Hg, o slėgis p2 = p1 + h/13,6. Slėgių skirtumą Δp galima matuoti tik tuomet, kai dujos užima pirminį tūrį (V = const). Darbo eiga. 1. Ištraukiame čiaupą ir manometro šaką nuleidžiame į apatinę padėtį. Kai vandens lygis abiejose manometro šakose susilygina, vandens paviršiaus aukštį šakoje pasižymime rodykle . 2. Išmatavę atmosferos slėgį p1 ir pradinę temperatūrą t1, įstatome čiaupą taip, kad manometras liktų sujungtas su indu . Po to įjungiame elektrinę krosnelę ir, maišydami vandenį, jo temperatūrą pakeliame ne daugiau kaip 20C. Išjungiame krosnelę ir, maišydami vandenį, palaukiame, kol nusistovės temperatūra t2, kurią užrašome rezultatų lentelėje. 3. Kylant oro temperatūrai inde, jo slėgis didėja ir vandens lygis šakoje šiek tiek nusileidžia. Todėl tiriamo oro tūris padidėja. Norėdami patenkinti izochorinio proceso sąlygą (V = const), manometro šaką keliame tol, kol vandens lygis šakoje pasiekia pirminį aukštį, t.y. susilygina su rodykle. Išmatuojame susidariusį vandens stulpelių skirtumą h ir apskaičiuojame p2 ir β. 4. Ištraukę čiaupą, slėgį inde sulyginame su atmosferiniu ir vandens aukščius manometro šakose vėl nustatome ties rodykle. Užrašome pradinę temperatūrą ir pakartojame bandymą. Atliekame 4 bandymus ir rezultatus surašome į lentelę. 5. Randame temperatūrinio slėgio koeficiento aritmetinį vidurkį: n β = 1/n∑βi. 6. Apskaičiuojame aritmetinio vidurkio vidutinę kavadratinę paklaidą Sn = (1/n (n - 1)) · ∑ (β -βi)2 Rezultatai. Nr t1, 0C t2, 0C h, mm H2O Δp, mm Hg p1, mm Hg p2, mm Hg βi, K-1 , K-1 1 33 35 63 4,63 761,2 765,83 0,0034 0,0043 2 36 38 83 6,10 761,2 767,3 0,0047 3 38 40 78 5,76 761,2 766,96 0,0044 4 42 43,5 52 3,82 761,2 765,02 0,0039 5 43 44,5 67 4,93 761,2 765,13 0,0051 sSn = 3*10-4 K-1 Išvados. Temperatūrinis dujų slėgio koeficientas apibūdina dujų slėgio kitimą. Iš bandymų rezultatų matome, kad kylant temperatūrai (kiekvieną kartą apie 2 laipsnius), padidėja ir dujų slėgis, o temperatūrinis dujų koeficientas parodo santykinį slėgio pokytį. Kaip matome, kuo didesnė temperatūra, tuo, jai kylant, mažiau didėja slėgis (pakinta tik kelis skaičiai po kablelio), o dujų koeficientas išlieka toks pat. Literatūra. 1.Tamašauskas A. Fizika 1.- Vilnius: Mokslas 1987. 2.Ilgūnas V., Bernatonis K., Augulis L. Mechaninių svyravimų ir molekulines fizikos . laboratoriniai darbai.- Kaunas 1988.

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!