ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА–1

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА Т–8
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УНИВЕРСАЛЬНОЙ ГАЗОВОЙ
ПОСТОЯННОЙ
Оборудование: стеклянный баллон с вакуумным краном,
насос Камовского с манометром, барометр, термометр, весы
с разновесом.
Используемый в настоящей работе метод определения универсальной газовой постоянной R основан на применении уравнения состояния
идеального газа. Если давление газа достаточно низкое (порядка одной
атмосферы) и температура достаточно высока (порядка комнатной), то
можно считать газ идеальным и уравнение состояния написать в простейшем виде (без поправок Ван-дер-Ваальса):
PV 
m
 RT ,
M
(1)
где P – давление в Па,
V – объем в м3,
m – масса газа в кг,
M – молярный вес,
T – абсолютная температура.
Как это следует из формулы (1), для определения R нужно знать
массу, температуру, давление и объем газа.
Экспериментальная установка, используемая в данной работе,
очень проста (рис. 1) и состоит из следующих частей: стеклянная колба 1 с вакуумным краном 2, насос Камовского 3 с манометром 4.
Ì
Ê1
Ê2
4
3
Í
2
1
Á
Рис. 1
1
Объем
колбы
определен
заранее
и
считается заданным
êã
V  1100  10 3 . Рабочим газом является воздух M  28,96 10  3
. Вес возìîëü
духа в объеме колбы при атмосферном давлении определяется
взвешиванием на технических весах поочередно до и после откачивания.
ЗАДАНИЕ И ОТЧЕТНОСТЬ
1. Откройте кран и взвешиванием определите массу колбы с воздухом m1 с точностью до 0,01 г.
2. Присоедините колбу к насосу и откачайте воздух до давления
êãñ
меньше 0,1 атм. (т.е. меньше 0,9
).
ñì 2
3. Закройте кран, отделите колбу от насоса и взвешиванием на тех
же весах определите массу пустой колбы m2 с точностью 0,01 г.
4. Измерьте атмосферное давление P с точностью до 1 кПа. и комнатную температуру T с точностью до 1.
5. Все данные измерений запишите в таблицу.
m1, кг
P, Па
m2, кг
T, К
mв=m1-m2,
кг
R,
R,
Äæ
ìîëü  Ê
Äæ
ìîëü  Ê
R
R
Äæ
.
ìîëü  Ê
7.Произведите оценку погрешности, согласно (1), по формуле:
6.Рассчитайте по формуле (1) R в
 P V m1  m 2 T 
 R 
.
 R  R



  R
R
V
m1  m 2
T 


 P
Заметьте, что из-за неполной откачки воздуха из колбы до давления
около 1 мм рт. ст. найденная взвешиванием масса воздуха m = m1 – m2
будет занижена всего на 1/760 = 0,1%, которой можно пренебречь.
8. Запишите окончательный результат в виде R  R.
2
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Уравнение состояния идеального газа (уравнение КлапейронаМенделеева).
2. Универсальная газовая постоянная R, ее физический смысл, единицы измерения.
3. В чем заключается метод определения универсальной газовой
постоянной?
4. Как измеряется давление в колбе?
5. Объясните вычисление погрешностей.
РАСЧЕТЫ И ВЫВОДЫ
3