Ovisnost idealnog plina o volumenu. Osnovni zakoni plinske države. Provjera Gay - Lussac zakona

Količina zraka u cilindrima ovisi o obujmu cilindra, tlaku zraka i njegovoj temperaturi. Odnos između tlaka zraka i njegovog volumena pri konstantnoj temperaturi određuje se ovisnošću

  gdje su p1 i p2 - početni i krajnji apsolutni tlak, kgf / cm²;

V1 i V2 - početni i krajnji volumen zraka, l. Odnos između tlaka zraka i njegove temperature pri konstantnom volumenu određuje se ovisnošću

  gdje su t1 i t2 početne i krajnje temperature zraka.

Korištenjem ovih ovisnosti mogu se riješiti razni problemi s kojima se čovjek mora suočiti u procesu punjenja i rada uređaja za disanje zraka.

Primjer 4.1   Ukupni kapacitet cilindara uređaja je 14 l, višak tlaka zraka u njima (pomoću manometra) je 200 kgf / cm². Odredite volumen slobodnog zraka, tj. Volumen smanjen na normalne (atmosferske) uvjete.

Odluka.   Početni apsolutni tlak zraka p1 \u003d 1 kgf / cm². Konačni apsolutni tlak komprimiranog zraka je p2 \u003d 200 + 1 \u003d 201 kgf / cm². Konačni volumen komprimiranog zraka V 2 \u003d 14 l. Slobodni volumen zraka u cilindrima prema (4.1)

Primjer 4.2   Iz transportnog cilindra zapremine 40 l s tlakom od 200 kgf / cm² (apsolutni tlak 201 kgf / cm²), zrak se prenosi u cilindre uređaja ukupnog kapaciteta 14 l i s preostalim tlakom od 30 kgf / cm² (apsolutni tlak 31 kgf / cm²). Odredite tlak zraka u cilindrima nakon zaobilaska zraka.

Odluka.   Ukupna količina slobodnog zraka u sustavu transportnih i hardverskih cilindara prema (4.1)

  Ukupni volumen komprimiranog zraka u sustavu cilindra
  Apsolutni tlak u sustavu cilindra nakon zaobilaska zraka
  nadtlak \u003d 156 kgf / cm².

Ovaj se primjer može riješiti u jednoj radnji, izračunavajući apsolutni tlak po formuli

Primjer 4.3   Prilikom mjerenja tlaka zraka u cilindrima aparata u prostoriji s temperaturom od + 17 ° C, manometar je pokazao 200 kgf / cm². Uređaj je izveden vani, gdje je nakon nekoliko sati tijekom radnog ispitivanja manometar otkrio pad tlaka na 179 kgf / cm². Vanjska temperatura je -13 ° C. Postoji sumnja na curenje zraka iz cilindara. Provjerite izračunavanjem valjanosti ove sumnje.

Odluka.   Početni apsolutni tlak zraka u cilindrima p1 \u003d 200 + 1 \u003d 201 kgf / cm², krajnji apsolutni tlak p2 \u003d 179 + 1 \u003d 180 kgf / cm². Početna temperatura zraka u cilindrima t1 \u003d + 17 ° S, krajnja t2 \u003d - 13 ° S. Izračunati krajnji apsolutni tlak zraka u cilindrima prema (4.2)

  Sumnje su neutemeljene, jer su stvarni i procijenjeni tlak jednaki.

Primjer 4.4   Plivač-ronilac pod vodom troši 30 l / min zraka, komprimiranog na tlak potopne dubine od 40 m. Odredite brzinu protoka slobodnog zraka, tj. Preračunajte atmosferski tlak.

Odluka.   Početni (atmosferski) apsolutni tlak zraka p1 \u003d l kgf / cm². Konačni apsolutni tlak komprimiranog zraka prema (1.2) je p2 \u003d 1 + 0,1 * 40 \u003d 5 kgf / cm². Konačni protok komprimiranog zraka V2 \u003d 30 l / min. Besplatna potrošnja zraka prema (4.1)

uvod

Stanje idealnog plina u potpunosti je opisano mjerenim vrijednostima: tlakom, temperaturom, volumenom. Odnos između ove tri količine određuje se osnovnim zakonom o plinu:

Svrha rada

Provjera Boyle-Marriott zakona.

Zadaci koje treba riješiti

Mjerenje tlaka zraka u štrcaljki s promjenom volumena s obzirom da je temperatura plina konstantna.

Postavljanje eksperimenta

Uređaji i pribor

Manometar

Ručna vakuumska pumpa

U ovom eksperimentu, Boyle-Marriott zakon je potvrđen pomoću podešenja prikazanog na slici 1. Volumen zraka u štrcaljki je određen na sljedeći način:

gdje je p 0 atmosferski tlak, a p tlak mjeren pomoću manometra.

Radni nalog

Podesite klip za štrcaljku na 50 ml.

Slobodni kraj priključnog crijeva ručne vakuumske pumpe čvrsto namjestite na izlaz šprice.

Šireći klip, povećajte volumen u koracima od 5 ml, zabilježite manometar na crnoj skali.

Za određivanje tlaka ispod klipa potrebno je oduzeti od atmosferskog tlaka očitanja monometra, izražena u paskalima. Atmosferski tlak je otprilike 1 bar, što odgovara 100 000 Pa.

Za obradu rezultata mjerenja treba uzeti u obzir prisutnost zraka u priključnom crijevu. Da biste to učinili, izračunajte volumen priključnog crijeva mjerenjem dužine crijeva pomoću mjerača trakom i promjera crijeva kalibrom, s obzirom da je debljina stijenke 1,5 mm.

Sastavite grafikon izmjerene ovisnosti volumena zraka o tlaku.

Izračunajte ovisnost volumena o tlaku pri konstantnoj temperaturi prema Boyle-Marriott zakonu i napravite graf.

Usporedite teorijske i eksperimentalne ovisnosti.

2133. Ovisnost tlaka plina o temperaturi u konstantnom volumenu (Charlesov zakon)

uvod

Razmotrimo temperaturnu ovisnost tlaka plina pod uvjetom stalnog volumena određene mase plina. Ova su istraživanja prvi put provela 1787. Jacques Alexander Cesar Charles (1746-1823). Plin je zagrijavan u velikoj tikvici spojenoj na živinom manometru u obliku uske zakrivljene cijevi. Zanemarivanje zanemarivog povećanja volumena tikvice pri zagrijavanju i neznatne promjene volumena kada se živa pomiče u uskoj mjernoj cijevi. Stoga se zapremina plina može smatrati nepromijenjenom. Zagrijavanjem vode u posudi koja je okruživala tikvicu izmjerili smo termometrom temperaturu plina T, i odgovarajućeg tlaka r- pomoću manometra. Napunimo posudu topljenjem leda, odredili smo tlak r oko   , i odgovarajuću temperaturu T oko   , Utvrđeno je da ako je pri 0  C tlak r oko , tada, kada se zagrije za 1 ° C, porast tlaka će biti unutra  r oko   , Vrijednost  ima istu vrijednost (točnije, gotovo jednaku) za sve plinove, i to 1/273  C -1. Vrijednost zva naziva se temperaturnim koeficijentom tlaka.

Charlesov zakon omogućuje vam izračunavanje tlaka plina pri bilo kojoj temperaturi ako je njegov tlak poznat pri temperaturi od 0  C. Pustite tlak određene mase plina na 0  C u danom volumenu p o   , a tlak istog plina pri temperaturi tp, Temperatura se mijenja na t, a tlak se mijenja na  r oko tzatim pritisak rje jednako:

Sažetak:   tradicionalna prezentacija teme, dopunjena demonstracijom na računalnom modelu. Od tri agregatna stanja materije, najjednostavnije je plinovito stanje. U plinovima su sile koje djeluju između molekula male i pod određenim uvjetima ih se može zanemariti. Gas se zove savršeno ako je: Možete zanemariti veličinu molekula, tj. molekule se mogu smatrati materijalnim točkama; Sile interakcije molekula mogu se zanemariti (potencijalna energija interakcije molekula mnogo je manja od njihove kinetičke energije); Utjecaji molekula jedni s drugima i na stijenke posude mogu se smatrati apsolutno elastičnim. Pravi plinovi su u svojstvima vrlo blizu idealnim za: Uvjeti bliski normalnim uvjetima (t \u003d 0 0 C, p \u003d 1,03 · 10 5 Pa); Na visokim temperaturama. Zakoni koji reguliraju ponašanje idealnih plinova empirijski su otkriveni odavno. Dakle, zakon Boyle-Marriott uspostavljen je u 17. stoljeću. Dajemo formulaciju ovih zakona. Boyleov zakon - Marriott.   Neka se plin nalazi u uvjetima kada njegova temperatura održava konstantnom (takvi se uvjeti nazivaju izotermičan Tada je za određenu masu plina produkt tlaka i volumena konstanta: Ta formula se zove jednadžba izoterme, Grafički prikazano na slici je ovisnost p o V za različite temperature. Svojstvo tijela da mijenja pritisak kada se glasnoća mijenja stlačivost, Ako se promjena volumena dogodi pri T \u003d const, tada se karakterizira kompresibilnost izotermalni faktor stlačivosti   koja se definira kao relativna promjena volumena, uzrokujući promjenu tlaka po jedinici. Za idealan plin lako je izračunati njegovu vrijednost. Iz jednadžbe izoterme dobivamo: Znak minus označava da se, kako se volumen povećava, tlak smanjuje. Stoga je koeficijent izotermne kompresibilnosti idealnog plina jednak recipročnom njegovom tlaku. S povećanjem pritiska smanjuje se, jer što je veći pritisak, manje plina ima priliku za daljnje sabijanje. Gay - Lussac zakon.   Neka se plin nalazi u uvjetima kada se njegov tlak održava konstantnim (takvi se uvjeti nazivaju izobarni ). Mogu se ostvariti ako se plin stavi u cilindar zatvoren pomičnim klipom. Tada će promjena temperature plina uzrokovati pomicanje klipa i promjenu volumena. Tlak plina ostat će konstantan. Štoviše, za određenu masu plina, njen volumen bit će proporcionalan temperaturi: gdje je V 0 volumen pri temperaturi t \u003d 0 0 C, - koeficijent ekspanzije volumena   plinovi. Može se prikazati u obliku sličnom faktoru stisljivosti: Grafički prikazano na slici je ovisnost V o T za različite tlake. Prelazeći iz temperature Celzijeve skale na apsolutnu temperaturu, Gay - Lussac zakon može se zapisati kao: Charlesov zakon.   Ako je plin u uvjetima kada njegov volumen ostaje konstantan ( isochoric   uvjeta), tlak će biti za danu masu plina proporcionalan temperaturi: gdje je p 0 - tlak pri temperaturi t \u003d 0 0 C, - koeficijent tlaka, Prikazuje relativno povećanje tlaka plina kada se zagrijava za 1 0: Charlesov zakon može se napisati i kao: Avogadrov zakon:   jedan mol bilo kojeg idealnog plina pri istoj temperaturi i tlaku zauzima isti volumen. U normalnim uvjetima (t \u003d 0 0 C, p \u003d 1,03 · 10 5 Pa), ovaj volumen je m -3 / mol. Broj čestica sadržanih u 1 molu raznih tvari, nazvano. avogadro konstanta : Lako je izračunati broj n 0 čestica u 1 m 3 u normalnim uvjetima: Taj se broj zove loshmidtov broj. Daltonov zakon:   tlak mješavine idealnog plina jednak je zbroju parcijalnih tlakova plinova uključenih u njega, tj. gdje - djelomični pritisci   - tlak koji bi komponente smjese imale kada bi svaka od njih zauzela volumen jednak volumenu smjese na istoj temperaturi. Clapeyron-Mendeleeva jednadžba.   Iz zakona idealnog plina može se dobiti jednadžba stanja povezujući T, p i V idealnog plina u stanju ravnoteže. Tu jednadžbu prvi su dobili francuski fizičar i inženjer B. Clapeyron i ruski znanstvenici D.I. Mendeleev, dakle, nosi njihovo ime. Pretpostavimo da određena masa plina zauzima volumen V 1, ima tlak p 1 i nalazi se na temperaturi T1. Istu plinsku masu u različitom stanju karakteriziraju parametri V 2, p 2, T 2 (vidi sliku). Prijelaz iz stanja 1 u stanje 2 provodi se u obliku dva procesa: izotermičkog (1 - 1 ") i izohorskog (1" - 2). Za ove procese možete zapisati zakone Boylea - Marriotta i Geja - Lussaca: Izuzimajući p 1 "iz jednadžbi, dobivamo Budući da su stanja 1 i 2 odabrana proizvoljno, zadnju jednadžbu možemo napisati u obliku: Ova jednadžba se naziva clapeyronova jednadžba , u kojoj je B konstanta, različita za različite mase plinova. Mendeleev je kombinirao Clapeyronovu jednadžbu s Avogadrovim zakonom. Prema Avogadrovom zakonu, 1 mol bilo kojeg idealnog plina za isti p i T zauzima isti volumen V m, stoga će konstanta B biti ista za sve plinove. Ta konstanta zajednička svim plinovima označava se s R i naziva se univerzalna plinska konstanta, tada Ova jednadžba je jednadžba idealnog plina stanja također zvani clapeyron-Mendeleeva jednadžba . Brojčana vrijednost univerzalne plinske konstante može se odrediti zamjenom vrijednosti p, T i V m u normalnim uvjetima u jednadžbi Clapeyron-Mendeleev: Clapeyron-Mendeleeva jednadžba se može napisati za bilo koju masu plina. Za to podsjećamo da je volumen plina mase m povezan s volumenom jednog mola formulom V \u003d (m / M) V m, gdje je M molarna masa plina, Tada će jednadžba Clapeyron-Mendeleev za plin mase m imati oblik: gdje je broj molova. Često se zapisuje jednadžba stanja idealnog plina boltzmannova konstanta : Na temelju toga jednadžba stanja može se predstaviti kao gdje je koncentracija molekula. Iz zadnje jednadžbe se vidi da je tlak idealnog plina izravno proporcionalan njegovoj temperaturi i koncentraciji molekula. Mala demonstracija   zakoni idealnog plina. Nakon pritiska na gumb "Počnimo"   Vidjet ćete komentare koji vode do onoga što se događa na zaslonu (crno) i opis radnji računala nakon što kliknete „Sljedeći” (smeđa boja). Kada je računalo "zauzeto" (to jest, iskustvo je u toku), ovaj je gumb neaktivan. Pređite na sljedeći okvir tek nakon razumijevanja rezultata dobivenog u trenutnom eksperimentu. (Ako se vaša percepcija ne podudara s komentarima domaćina, napišite!) Možete se uvjeriti da su zakoni idealnog plina valjani

U XVII - XIX stoljeću formulirani su eksperimentalni zakoni idealnih plinova. Ukratko ih se prisjetite. Savršeni plinski izoprocesi   - procesi u kojima jedan od parametara ostaje nepromijenjen. 1. Izohorni proces , Charlesov zakon. V \u003d const. Izohorni proces   naziva proces koji se događa kad konstantan volumen   V, Ponašanje plina u ovom izohorskom procesu je poslušno charlesov zakon : S konstantnim volumenom i konstantnim vrijednostima plinske mase i njene molarne mase, omjer tlaka plina i njegove apsolutne temperature ostaje konstantan: P / T   \u003d const. Raspored izohorijskog procesa na PVdijagram se zove isochore , Korisno je znati raspored izohorijskog procesa RT- i Vermontdijagrami (sl. 1.6). Jednadžba izohore: Gdje je P 0 - tlak na 0 ° C, α - temperaturni koeficijent tlaka plina jednak 1/273 deg -1. Graf takve ovisnosti o platinaDijagram ima oblik prikazan na slici 1.7.   Sl. 1.7 2. Izobarski proces. Gay-Lussac zakon.P   \u003d const. Izobarni proces je proces koji se odvija pod konstantnim pritiskom P , Ponašanje plina tijekom izobarnog procesa je poslušno gay lussac zakon: Sa stalnim tlakom i konstantnim vrijednostima mase i plina i njegove molarne mase, omjer volumena plina i njegove apsolutne temperature ostaje konstantan: V / t   \u003d const. Izobarski procesni grafikon na Vermontdijagram se zove izobara , Korisno je poznavati grafikone izobarnog procesa PV- i PTdijagrami (sl. 1.8).   Sl. 1.8 Izobarska jednadžba: Gdje je α \u003d 1/273 deg -1 - temperaturni koeficijent ekspanzije volumena, Graf takve ovisnosti o Vermont   dijagram ima oblik prikazan na slici 1.9.   Sl. 1.9 3. Izotermalni proces. Boyleov zakon - Marriott.   T   \u003d const. izotermičan   proces se naziva proces koji nastaje kada stalna temperatura   T. Ponašanje idealnog plina u izotermalnom procesu je poslušno boyleov zakon - Marriott: Pri konstantnoj temperaturi i konstantnim vrijednostima mase plina i njegove molarne mase, produkt volumena plina i njegovog tlaka ostaje konstantan: PV   \u003d const. Grafikon izotermičkog procesa na PVdijagram se zove izoterma , Korisno je znati grafikone izotermalnog procesa Vermont- i PTdijagrami (sl. 1.10).   Sl. 1.10 Izotermna jednadžba: (1.4.5) 4. Adiabatski proces   (Izentropska): Adijabatski proces je termodinamički proces koji se odvija bez razmjene topline s okolinom. 5. Politički proces.   Proces u kojem toplinski kapacitet plina ostaje konstantan.   Potrotropni postupak je čest slučaj svih gore navedenih procesa. 6. Avogadrov zakon.   Pri istim pritiscima i temperaturama jednake količine različitih idealnih plinova sadrže isti broj molekula. Jedan mol raznih tvari sadrži NA\u003d 6.0210.23 molekule (Avogadrov broj). 7. Daltonov zakon.   Tlak mješavine idealnih plinova jednak je zbroju parcijalnih tlakova P plinova uključenih u nju: (1.4.6) Parcijalni tlak Pn je tlak koji bi dao određeni plin kad bi sam zauzeo cijeli volumen. u pritisak mješavine plinova.

Pri vrlo niskim temperaturama, kada se plin približi stanju ukapljivanja, kao i u slučaju visoko komprimiranih plinova, Karlov zakon se ne primjenjuje. Koincidencija koeficijenata and uključena u Charlesov zakon i Gay-Lussac zakon nije slučajna. Budući da plinovi podležu Boyle-Marriott zakonu pri konstantnoj temperaturi, moraju biti jednaki jedni drugima.

Vrijednost temperaturnog koeficijenta tlaka  zamjenjujemo formulom temperaturne ovisnosti tlaka:

Vrijednost ( 273+ t) može se smatrati temperaturnom vrijednošću izračunatom na novoj ljestvici temperature, čija je jedinica jednaka Celzijevoj skali, a točka koja leži na 273  ispod točke uzete kao nula Celzijeve skale, tj. talište leda, uzima se kao nula , Nula ove nove ljestvice naziva se apsolutnom nulom. Ova nova ljestvica naziva se termodinamička skala temperature, gdje T t+273  .

Tada, s konstantnom glasnoćom, Čarlov zakon vrijedi:

Svrha rada

Provjera Charlesovog zakona

Zadaci koje treba riješiti

Određivanje ovisnosti tlaka plina o temperaturi na konstantnom volumenu

Određivanje skale apsolutne temperature ekstrapolacijom prema niskim temperaturama

Mjere opreza

Pažnja: u radu se koristi staklo.

Budite izuzetno oprezni kada radite s plinskim termometrom; staklena posuda i mjerno staklo.

Budite izuzetno oprezni kada radite s vrućom vodom.

Postavljanje eksperimenta

Uređaji i pribor

Plinski termometar

Mobilni laboratorij CASSY

termoelektrična baterija

Električna grijaća ploča

Čaša za mjerenje stakla

Staklena staklenka

Ručna vakuumska pumpa

Kod ispumpavanja zraka na sobnoj temperaturi pomoću ručne pumpe stvara se tlak na zračnom stupcu p0 + r, gdje r   0 - vanjski tlak. Kap žive također vrši pritisak na zračni stup:

U ovom eksperimentu, ovaj se zakon potvrđuje pomoću plinskog termometra. Termometar se stavlja u vodu s temperaturom od oko 90 ° C i taj se sustav postupno hladi. Ispuštanjem zraka iz plinskog termometra pomoću ručne vakuumske pumpe održava se konstantan volumen zraka tijekom hlađenja.

Radni nalog

Otvorite utikač plinskog termometra, spojite ručnu vakuumsku pumpu na termometar.

Pažljivo okrenite termometar kao što je prikazano na lijevoj slici. 2 i pumpajte zrak iz njega crpkom tako da kapljica žive bude u točki a) (vidi Sliku 2).

Nakon što se kapljica žive skupila u točki a), okrenite termometar s rupom prema gore i pažljivo ispustite prisilni zrak s ručicom b) na pumpi (vidi sliku 2) tako da se živa ne odvoji na nekoliko kapljica.

Zagrijte vodu u staklenoj posudi na pločici do 90 ° C.

Ulijte vruću vodu u staklenu posudu.

Postavite plinski termometar u posudu i pričvrstite ga na stativ.

Stavite termoelement u vodu, ovaj se sustav postupno hladi. Ispuštanjem zraka iz plinskog termometra pomoću ručnog vakuumskog taloga održavate konstantni volumen zraka u cijelom procesu hlađenja.

Snimite manometar  ri temperature T.

Izgradite ovisnost ukupnog tlaka plina p 0 +p+p   Hg od temperature u oko C.

Nastavite graf dok ne pređe apscisu. Odredite temperaturu raskrižja, objasnite rezultate.

Pomoću nagiba odredite temperaturni koeficijent tlaka.

Izračunajte ovisnost tlaka o temperaturi u konstantnom volumenu prema Charlesovu zakonu i napravite graf. Usporedite teorijske i eksperimentalne ovisnosti.

uvod

Stanje idealnog plina u potpunosti je opisano mjerenim vrijednostima: tlakom, temperaturom, volumenom. Odnos između ove tri količine određuje se osnovnim zakonom o plinu:

Svrha rada

Provjera Boyle-Marriott zakona.

Zadaci koje treba riješiti

Mjerenje tlaka zraka u štrcaljki s promjenom volumena s obzirom da je temperatura plina konstantna.

Postavljanje eksperimenta

Uređaji i pribor

Manometar

Ručna vakuumska pumpa

U ovom eksperimentu, Boyle-Marriott zakon je potvrđen pomoću podešenja prikazanog na slici 1. Volumen zraka u štrcaljki je određen na sljedeći način:

gdje je p 0 atmosferski tlak, a p tlak mjeren pomoću manometra.

Radni nalog

Podesite klip za štrcaljku na 50 ml.

Slobodni kraj priključnog crijeva ručne vakuumske pumpe čvrsto namjestite na izlaz šprice.

Šireći klip, povećajte volumen u koracima od 5 ml, zabilježite manometar na crnoj skali.

Za određivanje tlaka ispod klipa potrebno je oduzeti od atmosferskog tlaka očitanja monometra, izražena u paskalima. Atmosferski tlak je otprilike 1 bar, što odgovara 100 000 Pa.

Za obradu rezultata mjerenja treba uzeti u obzir prisutnost zraka u priključnom crijevu. Da biste to učinili, izračunajte volumen priključnog crijeva mjerenjem dužine crijeva pomoću mjerača trakom i promjera crijeva kalibrom, s obzirom da je debljina stijenke 1,5 mm.

Sastavite grafikon izmjerene ovisnosti volumena zraka o tlaku.

Izračunajte ovisnost volumena o tlaku pri konstantnoj temperaturi prema Boyle-Marriott zakonu i napravite graf.

Usporedite teorijske i eksperimentalne ovisnosti.

2133. Ovisnost tlaka plina o temperaturi u konstantnom volumenu (Charlesov zakon)

uvod

Razmotrimo temperaturnu ovisnost tlaka plina pod uvjetom stalnog volumena određene mase plina. Ova su istraživanja prvi put provela 1787. Jacques Alexander Cesar Charles (1746-1823). Plin je zagrijavan u velikoj tikvici spojenoj na živinom manometru u obliku uske zakrivljene cijevi. Zanemarivanje zanemarivog povećanja volumena tikvice pri zagrijavanju i neznatne promjene volumena kada se živa pomiče u uskoj mjernoj cijevi. Stoga se zapremina plina može smatrati nepromijenjenom. Zagrijavanjem vode u posudi koja je okruživala tikvicu izmjerili smo termometrom temperaturu plina T, i odgovarajućeg tlaka r- pomoću manometra. Napunimo posudu topljenjem leda, odredili smo tlak r oko   , i odgovarajuću temperaturu T oko   , Utvrđeno je da ako je pri 0  C tlak r oko , tada, kada se zagrije za 1 ° C, porast tlaka će biti unutra  r oko   , Vrijednost  ima istu vrijednost (točnije, gotovo jednaku) za sve plinove, i to 1/273  C -1. Vrijednost zva naziva se temperaturnim koeficijentom tlaka.

Charlesov zakon omogućuje vam izračunavanje tlaka plina pri bilo kojoj temperaturi ako je njegov tlak poznat pri temperaturi od 0  C. Pustite tlak određene mase plina na 0  C u danom volumenu p o   , a tlak istog plina pri temperaturi tp, Temperatura se mijenja na t, a tlak se mijenja na  r oko tzatim pritisak rje jednako:

Pri vrlo niskim temperaturama, kada se plin približi stanju ukapljivanja, kao i u slučaju visoko komprimiranih plinova, Karlov zakon se ne primjenjuje. Koincidencija koeficijenata and uključena u Charlesov zakon i Gay-Lussac zakon nije slučajna. Budući da plinovi podležu Boyle-Marriott zakonu pri konstantnoj temperaturi, moraju biti jednaki jedni drugima.

Vrijednost temperaturnog koeficijenta tlaka  zamjenjujemo formulom temperaturne ovisnosti tlaka:

Vrijednost ( 273+ t) može se smatrati temperaturnom vrijednošću izračunatom na novoj ljestvici temperature, čija je jedinica jednaka Celzijevoj skali, a točka koja leži na 273  ispod točke uzete kao nula Celzijeve skale, tj. talište leda, uzima se kao nula , Nula ove nove ljestvice naziva se apsolutnom nulom. Ova nova ljestvica naziva se termodinamička skala temperature, gdje T t+273  .

Tada, s konstantnom glasnoćom, Čarlov zakon vrijedi:

Svrha rada

Provjera Charlesovog zakona

Zadaci koje treba riješiti

Određivanje ovisnosti tlaka plina o temperaturi na konstantnom volumenu

Određivanje skale apsolutne temperature ekstrapolacijom prema niskim temperaturama

Mjere opreza

Pažnja: u radu se koristi staklo.

Budite izuzetno oprezni kada radite s plinskim termometrom; staklena posuda i mjerno staklo.

Budite izuzetno oprezni kada radite s vrućom vodom.

Postavljanje eksperimenta

Uređaji i pribor

Plinski termometar

Mobilni laboratorij CASSY

termoelektrična baterija

Električna grijaća ploča

Čaša za mjerenje stakla

Staklena staklenka

Ručna vakuumska pumpa

Kod ispumpavanja zraka na sobnoj temperaturi pomoću ručne pumpe stvara se tlak na zračnom stupcu p0 + r, gdje r   0 - vanjski tlak. Kap žive također vrši pritisak na zračni stup:

U ovom eksperimentu, ovaj se zakon potvrđuje pomoću plinskog termometra. Termometar se stavlja u vodu s temperaturom od oko 90 ° C i taj se sustav postupno hladi. Ispuštanjem zraka iz plinskog termometra pomoću ručne vakuumske pumpe održava se konstantan volumen zraka tijekom hlađenja.

Radni nalog

Otvorite utikač plinskog termometra, spojite ručnu vakuumsku pumpu na termometar.

Pažljivo okrenite termometar kao što je prikazano na lijevoj slici. 2 i pumpajte zrak iz njega crpkom tako da kapljica žive bude u točki a) (vidi Sliku 2).

Nakon što se kapljica žive skupila u točki a), okrenite termometar s rupom prema gore i pažljivo ispustite prisilni zrak s ručicom b) na pumpi (vidi sliku 2) tako da se živa ne odvoji na nekoliko kapljica.

Zagrijte vodu u staklenoj posudi na pločici do 90 ° C.

Ulijte vruću vodu u staklenu posudu.

Postavite plinski termometar u posudu i pričvrstite ga na stativ.

Stavite termoelement u vodu, ovaj se sustav postupno hladi. Ispuštanjem zraka iz plinskog termometra pomoću ručnog vakuumskog taloga održavate konstantni volumen zraka u cijelom procesu hlađenja.

Snimite manometar  ri temperature T.

Izgradite ovisnost ukupnog tlaka plina p 0 +p+p   Hg od temperature u oko C.

Nastavite graf dok ne pređe apscisu. Odredite temperaturu raskrižja, objasnite rezultate.

Pomoću nagiba odredite temperaturni koeficijent tlaka.

Izračunajte ovisnost tlaka o temperaturi u konstantnom volumenu prema Charlesovu zakonu i napravite graf. Usporedite teorijske i eksperimentalne ovisnosti.

 

---

glasi:
Kako izračunati volumen kutije Koji su proizvodi za tamnjenje? Namještaj od drveta u starosti Dekorativni zidni ukras drvetom Napravite uradi sam: korak po korak, upute za fotografije