Odseki spletnega mesta
Izbira urednika:
- Kaj pomeni povečanje mrot
- Pet najbolj uporabnih pacientovih pravic v okviru obvezne police zdravstvenega zavarovanja, ne glede na to, ali se odločim za polikliniko
- Pravila za dodelitev deleža nepremičnine otrokom ob nakupu za materinski kapital
- Izplačila materinstva po porodu
- Ali imam pravico izbrati zdravnika in bolnišnico?
- Smer materinskega kapitala za nakup stanovanja
- Koliko je dana za prvega otroka?
- Vse o prejemanju in porabi skladov materinskega kapitala
- Navodila po korakih za ustvarjanje domače pisarne
- Kdo je upravičen do prejema kapitala za mater
Oglaševanje
Odvisnost idealnega plina od prostornine. Osnovni zakoni o stanju plina. Preverjanje zakona homoseksualcev Lussac |
Opomba: tradicionalna predstavitev teme, dopolnjena s predstavitvijo na računalniškem modelu. Med tremi agregatnimi stanji snovi je najpreprostejše plinasto stanje. V plinih so sile, ki delujejo med molekulami, majhne in jih je pod določenimi pogoji mogoče zanemariti. Plin se imenuje idealno , če: Velikosti molekul lahko zanemarimo, tj. molekule si lahko predstavljate kot materialne točke; Sile interakcije med molekulami lahko zanemarimo (potencialna energija interakcije molekul je veliko manjša od njihove kinetične energije); Vplive molekul med seboj in s stenami posode lahko štejemo za popolnoma elastične. Realni plini so po lastnostih blizu idealnim pri: Pogoji blizu normalnih pogojev (t \u003d 0 0 C, p \u003d 1,03 · 10 5 Pa); Pri visokih temperaturah. Zakoni, ki urejajo obnašanje idealnih plinov, so bili že dolgo empirično odkriti. Torej je bil zakon Boyle-Mariotte ustanovljen v 17. stoletju. Dali bomo formulacijo teh zakonov. Boyleov zakon - Mariotte. Plin naj bo v pogojih, ko se njegova temperatura ohranja konstantna (taki pogoji se imenujejo izotermična Potem je za dano maso plina zmnožek tlaka in prostornine konstantna vrednost: Ta formula se imenuje enačba izoterme... Grafično je odvisnost p od V za različne temperature prikazana na sliki. Imenuje se lastnost telesa, da spreminja tlak s spremembo prostornine stisljivost... Če se prostornina spremeni pri T \u003d const, je za stisljivost značilno izotermična stisljivost ki je opredeljena kot relativna sprememba prostornine, ki povzroči spremembo tlaka na enoto. Za idealen plin je enostavno izračunati njegovo vrednost. Iz enačbe izoterme dobimo: Znak minus pomeni, da se tlak zmanjšuje s povečanjem prostornine. Tako je izotermični koeficient stisljivosti idealnega plina enak recipročni vrednosti njegovega tlaka. Z naraščajočim pritiskom ta upada, ker višji kot je tlak, manj možnosti ima plin za nadaljnje stiskanje. Gay-Lussacov zakon. Plin naj bo v pogojih, v katerih se njegov tlak vzdržuje konstanten (taki pogoji se imenujejo izobarna ). To lahko storite tako, da plin postavite v jeklenko, zaprto s premičnim batom. Potem bo sprememba temperature plina povzročila premik bata in spremembo prostornine. Tlak plina bo ostal stalen. Poleg tega bo pri dani masi plina njegova prostornina sorazmerna s temperaturo: kjer je V 0 - prostornina pri temperaturi t \u003d 0 0 C, - volumetrični koeficient raztezanja plini. Lahko ga predstavimo v obliki, ki je podobna faktorju stisljivosti: Grafično je odvisnost V od T za različne tlake prikazana na sliki. Gay - Lussacov zakon lahko prehodimo s temperature v Celzijevi lestvici na absolutno temperaturo: Charlesov zakon. Če je plin v pogojih, ko njegova prostornina ostane konstantna ( izohorno pogoji), bo za dano maso plina tlak sorazmeren temperaturi: kjer je p 0 - tlak pri temperaturi t \u003d 0 0 C, - razmerje tlaka... Prikazuje relativno povečanje tlaka plina pri segrevanju za 1 0: Charlesov zakon lahko zapišemo tudi kot: Avogadrov zakon: en mol katerega koli idealnega plina pri enaki temperaturi in tlaku zavzame enako prostornino. V normalnih pogojih (t \u003d 0 0 C, p \u003d 1,03 · 10 5 Pa) je ta prostornina m -3 / mol. Pokliče se število delcev, ki jih vsebuje 1 mol različnih snovi. avogadrova konstanta : V običajnih pogojih je enostavno izračunati število n 0 delcev v 1 m 3: Ta številka se imenuje loschmidtovo število. Daltonov zakon: tlak mešanice idealnih plinov je enak vsoti parcialnih tlakov plinov, ki so vanj vključeni, t.j. kje - delni pritiski - tlak, ki bi ga imeli sestavni deli mešanice, če bi vsaka zasedala prostornino, ki je enaka prostornini mešanice pri isti temperaturi. Enačba Clapeyron - Mendeleev. Iz zakonov idealnega plina lahko dobite enačba stanja povezuje T, p in V idealnega plina v ravnovesju. To enačbo so prvič dobili francoski fizik in inženir B. Clapeyron in ruski znanstveniki D.I. Mendelejev, zato nosi njihovo ime. Naj določena masa plina zavzame prostornino V 1, ima tlak p 1 in je pri temperaturi T 1. Za enako maso plina v drugačnem stanju so značilni parametri V 2, p 2, T 2 (glej sliko). Prehod iz stanja 1 v stanje 2 se izvede v obliki dveh procesov: izotermičnega (1 - 1 ") in izohornega (1" - 2). Za te procese lahko napišete zakone Boyle - Mariotte in Gay - Lussac: Iz enačb izločimo p 1 ", dobimo Ker sta bili državi 1 in 2 izbrani poljubno, lahko zadnjo enačbo zapišemo kot: Ta enačba se imenuje enačba Clapeyron , pri čemer je B konstanta, ki je za različne mase plinov različna. Mendeleev je Clapeyronovo enačbo združil z Avogadrovim zakonom. Po Avogadrovem zakonu zajema 1 mol katerega koli idealnega plina z enakim p in T enako prostornino V m, zato bo konstanta B enaka za vse pline. Ta konstanta, skupna vsem plinom, je označena z R in se imenuje univerzalna plinska konstanta... Potem Ta enačba je enačba stanja idealnega plina ki se imenuje tudi enačba Clapeyron - Mendeleev . Številčno vrednost univerzalne plinske konstante lahko določimo z nadomestitvijo vrednosti p, T in V m v enačbo Clapeyron - Mendeleev v normalnih pogojih: Enačbo Clapeyron - Mendeleev lahko zapišemo za katero koli maso plina. V ta namen se spomnimo, da je prostornina plina mase m povezana s prostornino enega mola s formulo V \u003d (m / M) V m, kjer je M molska masa plina... Potem bo enačba Clapeyron - Mendeleev za plin mase m imela obliko: kjer je število molov. Enačba stanja idealnega plina je pogosto zapisana v obliki boltzmannova konstanta : Na podlagi tega lahko enačbo stanja predstavimo kot kjer je koncentracija molekul. Iz zadnje enačbe je razvidno, da je tlak idealnega plina neposredno sorazmeren z njegovo temperaturo in koncentracijo molekul. Majhen demo zakoni o idealnem plinu. Po pritisku na gumb "Začnimo" Po pritisku gumba boste videli komentarje voditelja o dogajanju na zaslonu (črno) in opis delovanja računalnika. "Naprej" (Rjava barva). Ko je računalnik "zaseden" (tj. Preizkus se izvaja), je ta gumb neaktiven. Pojdite na naslednji okvir, šele po razumevanju rezultata, pridobljenega v trenutni izkušnji. (Če vaše dojemanje ne sovpada s komentarji voditelja, pišite!) Prepričani ste lahko o veljavnosti zakonov o idealnem plinu za obstoječe | V 17. - 19. stoletju so bili oblikovani eksperimentalni zakoni idealnih plinov. Spomnimo se jih na kratko. Idealni izoprocesi plina - procesi, pri katerih eden od parametrov ostane nespremenjen. 1. Izohorski proces ... Charlesov zakon. V \u003d const. Izohorski proces se imenuje proces, ki se zgodi, ko konstantna prostornina V... Obnašanje plina v tem izohornem procesu je ubogljivo charlesov zakon : Pri konstantni prostornini in konstantnih vrednostih mase plina in njegove molske mase razmerje tlaka plina in njegove absolutne temperature ostane nespremenjeno: P / T \u003d const. Graf izohorskega procesa na PV-graf se imenuje izohora ... Koristno je poznati graf izohorskega procesa na RT- in VT- diagrami (slika 1.6). Enačba Isochora: Kjer je Р 0 - tlak pri 0 ° С, α - temperaturni koeficient tlaka plina, enak 1/273 ° -1. Graf te odvisnosti od PT-digram ima obliko, prikazano na sliki 1.7.
2. Izobarični proces. Zakon gejevskega Lussaca.R \u003d const. Izobarični proces je postopek, ki se pojavi pri konstantnem tlaku P ... Obnašanje plina med izobarnim procesom je ubogljivo zakon Gay-Lussac: Pri konstantnem tlaku in konstantnih vrednostih mase in plina ter njegove molske mase razmerje prostornine plina do absolutne temperature ostane nespremenjeno: V / T \u003d const. Graf izobarnega procesa na VT-graf se imenuje izobarna ... Koristno je poznati grafe izobarnega procesa na PV- in PT- diagrami (slika 1.8).
Izobarjeva enačba: Kjer je α \u003d 1/273 ° -1 - temperaturni koeficient volumetričnega raztezanja... Graf te odvisnosti od Vt diagram ima obliko, prikazano na sliki 1.9.
3. Izotermični proces. Boyleov zakon - Mariotte. T \u003d const. Izotermična proces je proces, ki se zgodi, ko konstantna temperatura T. Obnašanje idealnega plina v izotermičnem procesu je ubogljivo boyleov zakon - Mariotte: Pri konstantni temperaturi in konstantnih vrednostih mase plina in njegove molske mase zmnožek prostornine plina na njegov tlak ostane konstanten: PV \u003d const. Graf izotermičnega procesa na PV-graf se imenuje izoterma ... Koristno je poznati grafe izotermičnega procesa na VT- in PT-grafi (slika 1.10).
Enačba izoterme:
4. Adiabatski proces (izentropno): Adiabatski proces je termodinamični proces, ki se zgodi brez izmenjave toplote z okoljem. 5. Politropni postopek. Postopek, pri katerem toplotna zmogljivost plina ostane nespremenjena. Politropni postopek je splošen primer vseh zgornjih procesov. 6. Avogadrov zakon. Pri enakih tlakih in enakih temperaturah enake količine različnih idealnih plinov vsebujejo enako število molekul. En mol različnih snovi vsebuje N A\u003d 6,02 10 23 molekule (Avogadrovo število). 7. Daltonov zakon. Tlak mešanice idealnih plinov je enak vsoti parcialnih tlakov P v njem vključenih plinov:
Parcialni tlak Pn je tlak, ki bi ga imel določen plin, če bi sam zasedel celotno prostornino. Kdaj |
Pri zelo nizkih temperaturah, ko se plin približa stanju utekočinjenja, pa tudi pri močno stisnjenih plinih, Charlesov zakon ne velja. Naključje koeficientov, vključenih v Charlesov zakon in zakon Gay-Lussac, ni naključno. Ker plini upoštevajo zakon Boyle - Mariotteja pri stalni temperaturi, potem morajo biti in enaki drug drugemu.
V formulo za temperaturno odvisnost tlaka nadomestite vrednost temperaturnega koeficienta tlaka :
|
Količina ( 273+ t) se lahko šteje za vrednost temperature, izmerjeno na novi temperaturni lestvici, katere enota je enaka enoti Celzijeve lestvice, in točka, ki leži 273 pod točko, sprejeto za nič Celzijeve lestvice, tj. taljenje ledu, se šteje za nič ... Ničla te nove lestvice se imenuje absolutna ničla. Ta nova lestvica se imenuje termodinamična temperaturna lestvica, kjer T t+273 .
Potem velja konstantni volumen Charlesov zakon:
|
namen dela
Preverjanje Charlesovega zakona
Naloge, ki jih je treba rešiti
Določanje odvisnosti tlaka plina od temperature pri stalni prostornini
Določanje absolutne temperaturne lestvice z ekstrapolacijo na nizke temperature
Varnostni inženiring
Pozor: pri delu se uporablja steklo.
Pri delu s plinskim termometrom bodite izredno previdni; steklena posoda in merilna čaša.
Pri delu s toplo vodo bodite zelo previdni.
Eksperimentalna nastavitev
Naprave in dodatki
Plinski termometer
Mobilni laboratorij CASSY
Termočlen
Električna grelna plošča
Steklena čaša
Steklena posoda
Ročna vakuumska črpalka
Pri črpanju zraka pri sobni temperaturi z ročno črpalko se tlak ustvari na zračnem stolpcu p0 + p, kjer r 0 - zunanji tlak. Kapljica živega srebra pritiska tudi na zračni stolpec:
V tem poskusu se ta zakon potrdi s plinskim termometrom. Termometer postavimo v vodo s temperaturo približno 90 ° C in ta sistem postopoma ohladimo. Z odvajanjem zraka iz plinskega termometra z ročno vakuumsko črpalko med hlajenjem vzdržujemo konstantno količino zraka.
|
Delovni nalog
Odprite čep plinskega termometra, na termometer priključite ročno vakuumsko črpalko.
Termometer previdno obrnite, kot je prikazano levo na sl. 2 in iz njega izpraznite zrak s pomočjo črpalke, tako da je kapljica živega srebra v točki a) (glej sliko 2).
Ko se kapljica živega srebra zbere v točki a), obrnite termometer z luknjo navzgor in izpuhani zrak z ročajem b) spustite na črpalko (glejte sliko 2), previdno, da se živo srebro ne razcepi na več kapljic .
V stekleni posodi na grelni plošči segrejte vodo na 90 ° C.
V stekleno posodo nalijte vročo vodo.
Postavite plinski termometer v posodo in ga pritrdite na stojalo.
Termočlen postavite v vodo, ta sistem se postopoma ohladi. Z odvajanjem zraka iz plinskega termometra z ročno vakuumsko črpalko vzdržujete stalen zračni steber skozi celoten proces hlajenja.
Odčitajte si manometer rin temperature T.
Narišite odvisnost celotnega tlaka plina str 0 +str+str Hg od temperature v približno C.
Graf nadaljujemo do presečišča z absciso. Določite temperaturo presečišča, razložite rezultate.
Določite temperaturni koeficient tlaka z naklona.
Izračunajte odvisnost tlaka od temperature pri konstantni prostornini po Charlesovem zakonu in zgradite graf. Primerjajte teoretična in eksperimentalna razmerja.
Uvod
Stanje idealnega plina v celoti opisujejo merljive količine: tlak, temperatura, prostornina. Razmerje med temi tremi količinami določa osnovni zakon o plinu:
namen dela
Boyle-Mariotteov pravni test.
Naloge, ki jih je treba rešiti
Merjenje zračnega tlaka v brizgi s spremembo prostornine, glede na to, da je temperatura plina konstantna.
Eksperimentalna nastavitev
Naprave in dodatki
Manometer
Ročna vakuumska črpalka
V tem poskusu je zakon Boyle-Mariotte potrjen z nastavitvijo, prikazano na sliki 1. Količina zraka v brizgi se določi na naslednji način:
kjer je p 0 atmosferski tlak, p pa tlak, izmerjen z manometrom.
Delovni nalog
Bat brizge nastavite na oznako 50 ml.
Prosti konec priključne cevi ročne vakuumske črpalke tesno potisnite na odtok brizge.
Med podaljšanjem bata povečajte prostornino v korakih po 5 ml in zapišite odčitek manometra na črni skali.
Za določitev tlaka pod batom je treba od atmosferskega tlaka odšteti odčitke monometra, izražene v paskalih. Atmosferski tlak je približno 1 bar, kar ustreza 100.000 Pa.
Pri ocenjevanju rezultatov meritev je treba upoštevati prisotnost zraka v priključni cevi. Če želite to narediti, izmerite in izračunajte prostornino priključne cevi z merjenjem dolžine cevi z merilnim trakom in premera cevi s čeljustjo nonirke, pri čemer upoštevajte, da je debelina stene 1,5 mm.
Izrišite izmerjeno količino zraka glede na tlak.
Izračunajte odvisnost prostornine od tlaka pri konstantni temperaturi po Boyle-Mariottejevem zakonu in zgradite graf.
Primerjajte teoretična in eksperimentalna razmerja.
2133. Odvisnost tlaka plina od temperature pri stalni prostornini (Charlesov zakon)
Uvod
Upoštevajmo odvisnost tlaka plina od temperature, pod pogojem, da prostornina določene mase plina ostane nespremenjena. Te študije je leta 1787 prvič opravil Jacques Alexander Cesar Charles (1746-1823). Plin smo segrevali v veliki bučki, priključeni na živosrebrni manometer v obliki ozke ukrivljene cevi. Zanemarjanje zanemarljivega povečanja prostornine bučke pri segrevanju in rahle spremembe prostornine, ko se živo srebro premakne v cev ozkega profila. Tako lahko prostornino plina štejemo za nespremenjeno. S segrevanjem vode v posodi, ki obdaja bučko, smo s pomočjo termometra izmerili temperaturo plina T, in ustrezen tlak r- po manometru. Po polnjenju posode s taljenjem ledu smo določili tlak r približno , in ustrezna temperatura T približno ... Ugotovljeno je bilo, da če je pri 0 С tlak r približno , potem bo pri segrevanju za 1 C prirastek tlaka v r približno ... Količina ima enako vrednost (natančneje skoraj enako) za vse pline, in sicer 1/273 C -1. Količina se imenuje temperaturni koeficient tlaka.
Charlesov zakon omogoča izračun tlaka plina pri kateri koli temperaturi, če je njegov tlak znan pri temperaturi 0 C. Naj bo tlak določene mase plina pri 0 C v določeni prostornini str o in tlak istega plina pri temperaturi tstr... Temperatura se spremeni za t, tlak pa se spremeni za r približno tnato pritisk renako:
Pri zelo nizkih temperaturah, ko se plin približa stanju utekočinjenja, pa tudi pri močno stisnjenih plinih, Charlesov zakon ne velja. Naključje koeficientov, vključenih v Charlesov zakon in zakon Gay-Lussac, ni naključno. Ker plini upoštevajo zakon Boyle - Mariotteja pri stalni temperaturi, potem morajo biti in enaki drug drugemu.
V formulo za temperaturno odvisnost tlaka nadomestite vrednost temperaturnega koeficienta tlaka :
|
Količina ( 273+ t) se lahko šteje za vrednost temperature, izmerjeno na novi temperaturni lestvici, katere enota je enaka enoti Celzijeve lestvice, in točka, ki leži 273 pod točko, sprejeto za nič Celzijeve lestvice, tj. taljenje ledu, se šteje za nič ... Ničla te nove lestvice se imenuje absolutna ničla. Ta nova lestvica se imenuje termodinamična temperaturna lestvica, kjer T t+273 .
Potem velja konstantni volumen Charlesov zakon:
|
namen dela
Preverjanje Charlesovega zakona
Naloge, ki jih je treba rešiti
Določanje odvisnosti tlaka plina od temperature pri stalni prostornini
Določanje absolutne temperaturne lestvice z ekstrapolacijo na nizke temperature
Varnostni inženiring
Pozor: pri delu se uporablja steklo.
Pri delu s plinskim termometrom bodite izredno previdni; steklena posoda in merilna čaša.
Pri delu s toplo vodo bodite zelo previdni.
Eksperimentalna nastavitev
Naprave in dodatki
Plinski termometer
Mobilni laboratorij CASSY
Termočlen
Električna grelna plošča
Steklena čaša
Steklena posoda
Ročna vakuumska črpalka
Pri črpanju zraka pri sobni temperaturi z ročno črpalko se tlak ustvari na zračnem stolpcu p0 + p, kjer r 0 - zunanji tlak. Kapljica živega srebra pritiska tudi na zračni stolpec:
V tem poskusu se ta zakon potrdi s plinskim termometrom. Termometer postavimo v vodo s temperaturo približno 90 ° C in ta sistem postopoma ohladimo. Z odvajanjem zraka iz plinskega termometra z ročno vakuumsko črpalko med hlajenjem vzdržujemo konstantno količino zraka.
|
Delovni nalog
Odprite čep plinskega termometra, na termometer priključite ročno vakuumsko črpalko.
Termometer previdno obrnite, kot je prikazano levo na sl. 2 in iz njega izpraznite zrak s pomočjo črpalke, tako da je kapljica živega srebra v točki a) (glej sliko 2).
Ko se kapljica živega srebra zbere v točki a), obrnite termometer z luknjo navzgor in izpuhani zrak z ročajem b) spustite na črpalko (glejte sliko 2), previdno, da se živo srebro ne razcepi na več kapljic .
V stekleni posodi na grelni plošči segrejte vodo na 90 ° C.
V stekleno posodo nalijte vročo vodo.
Postavite plinski termometer v posodo in ga pritrdite na stojalo.
Termočlen postavite v vodo, ta sistem se postopoma ohladi. Z odvajanjem zraka iz plinskega termometra z ročno vakuumsko črpalko vzdržujete stalen zračni steber skozi celoten proces hlajenja.
Odčitajte si manometer rin temperature T.
Narišite odvisnost celotnega tlaka plina str 0 +str+str Hg od temperature v približno C.
Graf nadaljujemo do presečišča z absciso. Določite temperaturo presečišča, razložite rezultate.
Določite temperaturni koeficient tlaka z naklona.
Izračunajte odvisnost tlaka od temperature pri konstantni prostornini po Charlesovem zakonu in zgradite graf. Primerjajte teoretična in eksperimentalna razmerja.
Priljubljeno:
Določitev skupne niti blaga![]() |
Novo
- Projekt "domač način čiščenja brusnic"
- Kako z amaterskim teleskopom opazovati planet Mars
- Kakšne točke dobi diplomant in kako jih prešteti
- Vsebnost kalorij v siru, sestava, bju, koristne lastnosti in kontraindikacije
- Projekt "domač način čiščenja brusnic"
- Domača makova torta: najboljši recepti
- Kako se maščevati osebi, ki vas je užalila, uničila sovražnikovo življenje
- Kako okusno kuhati zamrznjeno zelenjavo, ne da bi porabili veliko časa in truda
- Kako se izračuna prehodni rezultat
- Nova filozofija filozofije - Jacques Lacan Strukturna psihoanaliza Jacquesa Lacana