Обработка результатов измерения

Цель работы.

Ознакомление с одним из способов определения молекулярной массы и плотности газа.

Оборудование.

Для определения молекулярной массы воздуха предназначена экспериментальная установка ФПТ1-12, вид которой показан на рисунке (1.1)

Набросок (1.1) Вид экспериментальной установки ФПТ 1-1

I - стойка; 2 - весы; 3 - пробирка 4 - вакуумметр; 5 - компрессор

Рабочим элементом установки является стеклянная пробирка 3, соединённая со стре­лочным вакуумметром 4, показания которого Обработка результатов измерения есть разность меж атмосферным дав­лением в лаборатории и давлением газа в пробирке . Пробирка имеет отросток с краном, который при помощи резиновой трубки соединяется с входным патрубком компрессора 5. Пробирка установлена на тарелке электрических весов. Значение объёма пробирки обозначено на рабочем месте.

Короткая теория.

Молекулярной (молярной) массой именуется масса 1-го Обработка результатов измерения моля вещества. В единицах СИ данная величина измеряется в килограммах на моль. Молем какого-нибудь вещества именуется количество этого вещества, содержащее столько же структурных частей (молекул, атомов и т.д.), сколько атомов содержится в 0,012 кг изотопа углерода С. Молекулярную массу газа можно найти из уравнения газового состояния.

При не очень Обработка результатов измерения больших давлениях, но довольно больших температурах газ можно считать безупречным. Состояние такового газа описывается уравнением Менделеева-Клапейрона:

(1.1)

где P – давление газа; – объём газа; – масса газа; - молярная масса газа; =8,31 Дж/(моль К) – универсальная газовая неизменная; – абсолютная температура газа.

Из уравнения (1.1) можно получить формулу для молярной массы газа Обработка результатов измерения:

(1.2)

Если измерение давления P объема , температуры газа, т.е. характеристик газа, входящих в формулу (1.2) не вызывает особых проблем, то определение массы газа выполнить фактически нереально, потому что взвешивание газа может быть только вкупе с пробиркой, в какой он находится. Потому для определения нужно исключить массу сосуда. Это можно сделать Обработка результатов измерения рассмотрев уравнение состояния 2-ух масс и 1-го и такого же газа при постоянных температуре Т и объёме V.

Пусть в пробирке объёмом V находится газ массой при давлении и температуре . Уравнение состояния (1.1) для этого газа имеет вид

(1.3)

Откачаем часть газа из пробирки, не изменяя его температуры. После откачки масса газа, что Обработка результатов измерения оставалась в пробирке, и его давление уменьшилось. Обозначим их соответственно и и опять запишем уравнение состояния

(1.4.)

Из уравнений (1.3) и (1.4) получим:

(1.5)

Приобретенная формула (1.5) даёт возможность найти , если понятно изменение массы газа (но не сама масса), также изменение давления, температура и объём газа.

В данной работе исследуемым газом является воздух, который представляет собой смесь Обработка результатов измерения азота, кислорода, аргона и других газов.

Формула (1.5) применима и для определения консистенции газов. Отысканное в данном случае значение представляет собой некую среднюю либо эффективную молярную массу консистенции газов. Молярная масса консистенции газов может быть рассчитана и на теоретическом уровне, если понятно процентное содержание и молярная масса Обработка результатов измерения каждого из газов, входящих в состав консистенции, по формуле

, (1.6)

где - относительное содержание газа; - молярные массы газов.

Если известна молярная масса газа, то можно просто найти ещё одну важную характеристику газа – его плотность . Плотность газа – это масса единицы объёма газа:

. (1.7)

Определив из уравнения Менделеева-Клапейрона, получим

. (1.8)

Плотность консистенции газов можно вычислить по формуле (1.8), подразумевая Обработка результатов измерения под эффективную молярную массу консистенции.

Выполнение работы.

Задание.

1. Подать напряжение питания на электрические весы, включив установку переключателем «Сеть».

2. При помощи электрических весов найти массу пробирки с воздухом () при давлении .

З. Включив компрессор переключателем "Запуск" и, открыв кран, откачать воздух из пробирки до давления , после этого, закрыв кран и Обработка результатов измерения выключив компрессор, опре­делить при помощи весов массу пробирки с воздухом () при давлении . Приобретенные результаты занести в таблицу 1.1

4. Повторить измерения по пп.2-3 более 3 раз.

5. Измерить температуру воздуха в лаборатории.

6. Выключить установку переключателем "Сеть".

Таблица измерений 1.

№ изм. , кг , кг кг Па Па Р1-Р2, Па , К , кг/моль , кг/м Обработка результатов измерения

Обработка результатов измерения

1. Для каждого проведенного измерения найти массу откачанного воздуха () и разность давлений (-).

2. По формуле (1.5) вычислить для каждого измерения значение молекулярной массы воздуха . Отыскать среднее значение <>.

З. По формуле (1.8) вычислить для каждого измерения плотность воздуха, ис­пользуя отысканное значение молярной массы .

4. Оценить погрешность результатов измерений.

Контрольные вопросы.

1. Что такое молекулярная масса Обработка результатов измерения вещества и в каких единицах она измеряется?

2. Запишите и растолкуйте уравнение Менделеева-Клапейрона. В каких случаях его можно использовать для практических вычислений?

З. Как на теоретическом уровне высчитать молекулярную массу консистенции газов?

4. Что такое плотность газа и как ее можно найти экспериментально?

5. Выведите расчетную формулу для Обработка результатов измерения определения молярной массы, которая употребляется в данной работе.

6. Главные источники погрешностей данного способа измерения.


obrabotka-instrumentariya-odnokratnogo-primeneniya-odnorazovih-shpricev.html
obrabotka-isklyuchitelnih-situacij-isklyuchenij.html
obrabotka-izdelij-s-celnovikroennim-rukavom-bez-lastovici.html