мпературу - і може бать представлено рівнянням Клапейрона (для 1 кг ідеального газу)
= RT або P =? RT, (1.1)
де Р, Т - абсолютні тиску, Па, і температура, К;? = 1/= m/V - щільність газу; = V/m - питомий об'єм,; R - (індивідуальна) газова постійна для 1 кг газу , Дж/(кг * К); V, m - обсяг, і маса повітря, кг.
Для довільної маси (m, кг) газу рівняння стану ідеального газу можна отримати шляхом множення обох частин (1.1) на масу m:
m = mRT або PV = mRT. (1.2)
Для 1 кмоль газу рівняння стану (рівняння Клапейрона-Менделєєва) можна отримати шляхом множення обох частин (1.1) на молярну масу газу?
? =? RT або P =? RT = T, (1.3)
де =? - Об'єм 1 кмоля газу,. При нормальних умовах фізичних умовах (= 1,01325 * Па; = 273,15 К) для всіх газів = 22,41; =? R8314, 2 Дж/(кмоль * К) - універсальна газова постійна для 1 кмоль газу, однакова для всіх газів;? - Молярна маса газу, кг/кмоль. p> Чисельне значення можна отримати з рівняння (1.3), записавши його, наприклад, для нормальних умов:
=/= 1,01325 ** 22,41/273,15 = 8314,2 Дж/(кмоль * К) (1.4)
Універсальне рівняння стану, віднесене до 1 кмоль газу (1.3) може бути переписано у вигляді
= 8314,2 * Т. (1.5)
Індивідуальна газова постійна (R) є робота 1 кг ідеального газу в процесі при постійному тиску і при зміні температури на один градус (В° С або К).
Газову постійну (повітря) суміші ідеальних газів, якщо задані масові частки-x компонентів суміші можна визначити за формулою
. (1.6)
Середню молярну масу суміші можна виразити через молекулярні маси компонентів і їх об'ємні частки формулою
. (1.7)
Згідно закону Амага для ідеального газу молярна частка дорівнює об'ємній частці-й компоненти газу. Молярні маси газів беруть з додатку А.
Якщо абсолютний тиск в посудині більше барометричного (атмосферного), то визначається за формулою
= +, (1.8) а якщо менше, то за формулою
= -. (1.9)
У рівняннях (1.8) і (1.9) і - надлишкове (манометричний) і вакуумметричний (розрідження) тиску, Па, вимірювані відповідно манометром і вакуумметром.
1.4 Методика проведення роботи і опис експериментальної установки
У даній роботі експериментальне визначення газової постійної повітря здійснюється наступним чином.
У посудині 7 згідно з малюнком 1.1 з незмінним об'ємом V міститься повітря масою при атмосферному тиску і температурі приміщення. Початкові параметри його стани пов'язані рівнянням стану
V =. (1.10)
Після відкачки частини повітря з судини і закриття крана 6, його тиск стане, маса, а новий стан буде описуватися рівнянням
V =. (1.11)
Якщо експериментально визначити параметри цих рівноважних станів повітря, то віднявши (1.11) з (1.10), можна визначити газову постійну
=, Дж/(кг * К) (1.12)
де - розрідження (або вакуум) в посудині, що вимірюється вакуумметром у Па, - температура навколишнього середовища виміряна лабораторним термометром в До
Об'єм посудини V зображений на стенді. Схема експериментальної установки показана на рис. 1.1. p> Експериментальна установка складається з точного електронного ваги 8, на якій знаходиться досвідчений посудину 7, що має кран 6. Останній за допомогою металевих (скляних) 4 і гумових трубок 5 з'єднується з вакуум-насосом 1 і вакуумметром 3. Між вакуум-насосом 1 і посудиною 7 підключений ресівер 2 для згладжування пульсації тиску при відкачці повітря. <В
-вакуум-насос; 2-ресивер; 3-вакуумметр; 4-металеві (скляні) трубки; 6-кран (затискач); 7-досвідчений посудину; 8-лабораторний електронний вагу.
Малюнок 1.1 - Схема експериментальної установки
1.5 Порядок проведення роботи та обробка результатів експерименту
За допомогою гумової або (скляній) трубки 5 від'єднуємо досвідчений посудину 7 від вакуумної системи. Відкривши кран 6 необхідно почекати 2 ... 3 хвилини і перевірити рівність ваг судини 7, тобто за допомогою електронного ваги 8 визначити початковий вагу досвідченого судини 7 заповнений повітрям. При цьому тиск і температура повітря в посудині 7, очевидно будуть рівні тиску і температурі навколишнього лабораторного приміщення, які визначаються за допомогою барометра - анероїда і термометра. Потім посудину 7 за допомогою гумової (або скляній) трубки 5, крана 6 підключається до вакуум-насоса 1, вакуумметрами 3, ресивера 2 і проводиться відкачування частини повітря їх судини 7, спостерігаючи за величиною розрідження по вакуумметрами 3. Після відкачки частини повітря до заданої викладачем величини почекати 2 ... 3 хв. і в цьому стані необхідно виміряти вакуумметром розрідження в посудині 7. За цей час зазвичай встановлюється тепловий стан посудини з навколишнім середовищем. Потім кран 6 закривається, в...
