2015-05-27
756
Лабораторная работа №18
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УНИВЕРСАЛЬНОЙ ГАЗОВОЙ ПОСТОЯННОЙ
Цель работы: изучение уравнения состояния идеального газа, определение универсальной газовой постоянной.
Приборы и принадлежности: вакуумный насос, вакуумная тарелка с манометром, стеклянный шар с зажимом, технические весы. ВТК-500.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
В молекулярной физике и термодинамике рассматриваются системы, состоящие из большого числа частиц, т.е. макроскопические системы. Для одной частицы в отдельности нельзя узнать ее координату и направление движения, определить давление и температуру. Измеримы только параметры состояния совокупности молекул, т.е. макроскопические характеристики.
Состояние некоторой массы m газообразного вещества характеризуют зависимыми друг от друга физическими величинами, называемыми параметрами состояния. К ним относятся объем V, температура Т и давление P. Лучше всего установить зависимость для идеального газа, для которого можно пренебречь размерами молекул, силами молекулярного взаимодействия. Соударения молекул в идеальном газе происходят по закону соударения упругих шаров.(См.[ 3 ] стр.87)
Всякий реальный газ при достаточном разряжении близок по своим свойствам к идеальному. Некоторые газы, такие как воздух, азот, кислород, даже при обычных условиях, т.е. при комнатной температуре и нормальном давлении, мало отличаются от идеального.
При небольших плотностях газы с хорошей точностью подчиняются уравнению Клапейрона.
PV = 
(1)
уравнение состояния идеального газа, которое для одного моля любого газа (
) принимает вид:
PV 
= RT (2)
или R = 
(2а)
где V - молярный объем, согласно закону Авогадро равный V = 22,414 литра. Отсюда при нормальных условиях, т.е. Т0= 273,16 К, Р0-= 
Па
V 
= 
м ³/ моль, универсальная газовая постоянная R 
будет равна:
Упростим размерность:
; 
; 
; 
.
Т.о., 
Это формула размерности универсальной газовой постоянной. Физическое толкование универсальной газовой постоянной можно установить из уравнения (1). Если м / = 1, т.е. газовая система имеет один моль, то при Т= 1К R=PVm, что означает работу. Т.о., молярная газовая постоянная R численно равна работе по расширению одного моля идеального газа при его нагревании на 1К при постоянном давлении (P = const)
