Определение универсальной газовой постоянной и постоянной Больцмана

Балтийский Государственный

Технический Университет

«ВоенМех»

имени Д.Ф. Устинова

Отчет

к лабораторной работе по физике №19

На тему

Определение универсальной газовой постоянной

и постоянной Больцмана

Отчет выполнил студент

Факультета «И»

Суханов Александр

Группа И433

Санкт-Петербург 2004

Лабораторная работа по физике №19

Тема: Определение универсальной газовой постоянной и постоянной Больцмана

Цель работы:  Определение универсальной газовой постоянной и постоянной Больцмана по результатам исследования зависимости давления воздуха от температуры при его изохорическом нагревании.

Приборы и принадлежности: Баллон с воздухом, манометр, термометр, электропечь.

Вариант: Двадцать четвертый

Эскиз установки:

  

Экспериментальная установка – обозначения:

1 – Герметично закрытый латунный баллон с           воздухом

2 – Электропечь, питаемая источником УПУ-1

3 – Ртутный термометр, опущенный в цилиндр

4 – Стрелочный манометр, показывающий избыточное над атмосферным давление в баллоне

5 – Обрамление манометра, жестко связанное с его шкалой

6 – Вентиль, соединяющий баллон с атмосферой

7 – Резиновая трубка, соединяющая баллон с U-образной трубкой

8 – Трубка, заполненная хлористым кальцием

9 – Панель, на которой укреплены части установки

10 – Штатив, вдоль которого перемещают панель

11- Винт, удерживающий панель на штативе

Рабочие формулы:

1.  Уравнение Менделеева-Клайперона:      

2.  Универсальная газовая постоянная:               где p₀ – плотность газа при нач. условиях

3.  Плотность газа:                                          

4.  Плотность воздуха:                                      г/см³

0.001293 г/см³ – плотность воздуха при 0^o С и давлении 760 мм рт. ст.

H мм рт. ст. -  атмосферное давление

t – начальная температура по шкале Цельсия

5.  Постоянная Больцмана:                            

Формулы определения ошибки:

1.  Среднее измеренное x:    

2.  Средняя квадратичная ошибка среднего значения:

3.  Абсолютная ошибка измерения:

Ответы на контрольные вопросы:

1.  Какие вы знаете газовые законы? Напишите уравнение состояния газа.

Уравнение молекулярно-теоретической теории идеального газа для давления: p=(1/3)nmv²

Скорости молекул газа подчиняются закону статистики – распределению Максвелла, согласно которому E=3/2kT

Уравнение состояния идеального газа p=nkT

2.  Что такое универсальная газовая постоянная, ее значение и единицы измерения?

Универсальная газовая постоянная R – это работа расширения 1 моля идеального газа под постоянным давлением при нагревании на 1К. R=8.31441 Дж/моль*К

3.  Получите уравнение Менделеева-Клайперона из основного уравнения кинетической теории идеального газа.

   Подставив в первое уравнение n из третьего, и заменив в нем N на правую часть второго уравнения, после преобразования мы получим уравнение Менделеева-Клайперона

4.  Какие вы знаете единицы измерения атмосферного давления?

Величину атмосферного давления можно выразить в миллиметрах ртутного столба [мм рт.ст.] или в Паскалях [Па]

Ход работы:

Температура воздуха в комнате: t=18 градусов по Цельсию

Атмосферное давление в комнате: 767 мм. рт. ст.

 кг/м³

 Дж/моль*К

 Дж/К

Вывод: на лабораторной работе я вычислил значение универсальной газовой постоянной и постоянной Больцмана. При сравнении со стандартными значениями получились примерно равные результаты, что говорит о правильности проделанной мною работы. Разница между моими и стандартными результатами обуславливается  неточностью приборов и вычислений.