Модель идеального газа. Опытные законы и уравнение состояния идеального газа

Лабораторная работа №2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОШЕНИЯ ТЕПЛОЕМКОСТЕЙ ВОЗДУХА ПРИ ПОСТОЯННОМ ДАВЛЕНИИ И ПОСТОЯННОМ ОБЪЕМЕ

Выполнил: студент ВИТИ НИЯУ МИФИ

гр. МШ 19-3-3 Сипливый Н.В.

Цель работы: изучение тепловых процессов в идеальном газе, ознакомление с методом Клемана – Дезорма и экспериментальное определение отношения молярных теплоемкостей воздуха при постоянном давлении и постоянном объеме.

Таблица 1 – Измерение давлений и расчет показателя адиабаты.

№ опыта	р′, кПа	р′′, кПа	γ	εγ
1	7,1	1,6	1,29	0,025
2	8	1,9	1,31	0,023
3	6,9	1,7	1,32	0,026
4	6,4	1,6	1,33	0,028
5	7	1,7	1,32	0,026

Расчеты:

1. Определим γ:

γ = .

γ₁ = 7,1/(7,1-1,6) =1,29;

γ₂ = 8/(8-1,9) =1,31;

γ₃ = 6,9/(6,9-1,7) =1,32;

γ₄ = 6,4/(6,4-1,6) =1,33;

γ₅ = 7(7-1,7) =1,32.

2. Найдем средние значение γ_оп = γ_ср:

γ_ср= (γ₁+...+ γ₅)/5 = 1,31.

3. Рассчитаем значение ε_γ:

ε_γ = .

где -  = 0,05кПА.

ε_γ1 = 0,025;

ε_γ2 = 0,023;

ε_γ3 = 0,026;

ε_γ4 = 0,028;

ε_γ5 = 0,026.

4. Выбираем максимальное значение ε:

ε_макс = 0,028.

5. Рассчитали :

 = ε_макс * γ_ср = 0,036.

6. Окончательный результат:

γ = γ_ср ±  = 1,31 ± 0,036.

7. Посчитали отклонение от справочного значения:

δγ = (γ_ист - γ_оп) / γ_ист.

 

δγ = (1,4 – 1,31) / 1,4 = 0,064 или 6,4%.

Вывод: определили экспериментально значение показателя адиабаты, оно составило γ = 1,31 ± 0,036. Отклонение от справочного значения 6,4%. Эксперимент проведен качественно.

Контрольные вопросы

Модель идеального газа. Опытные законы и уравнение состояния идеального газа.

Идеальныйгаз – это идеализированная модель реальных газов, согласно которой:

1) собственный объем молекул газа пренебрежимо мал по сравнению с объемом сосуда;

2) между молекулами газа отсутству­ют силы взаимодействия;

3) столкновения молекул газа между собой и со стенками сосуда абсолютно упругие.

Закон Бойля — Мариотта: для дан­ной массы газа при постоянной температу­ре произведение давления газа на его объем есть величина постоянная:

pV = const (41.1) при Т= const, m =const.

Закон Гей-Люссака:

1) объем дан­ной массы газа при постоянном давлении изменяется линейно с температурой:

V=V₀( 1 +at) (41.2) при p = const, m = const;

2) давление данной массы газа при по­стоянном объеме изменяется линейно с температурой:

p = p₀( 1 +at) (41.3) при V =const, m =const.

Закон Авогадро:  моли любых газов при одинаковых температуре и давлении занимают одинаковые объемы. При нор­мальных условиях этот объем равен 22,41•10^-3м³/моль.

По определению, в одном моле различ­ных веществ содержится одно и то же число молекул, называемое постоянной Авогадро:

n _а = 6,022•10²³ моль^-1.

Закон Дальтона: давление смеси идеальных газов равно сумме парциаль­ных давлений входящих в нее газов, т. е.

p=p ₁ +p ₂ +... + p_n,

где p ₁, p ₂,..., p _n— парциальные давле­ния — давления, которые оказывали бы газы смеси, если бы они одни занимали объем, равный объему смеси при той же температуре.

Уравнение Клапейрона — Менделеева: состояние некото­рой массы газа определяется тремя тер­модинамическими параметрами: давлением р, объемом V и температурой Т.