Методика определения газовой постоянной

В основу экспериментального определения газовой постоянной п оложено уравнение (1), из которого следует:

Давление газа в опыте измеряется манометром 3, температура с помощью термопары тестера.

Для определения удельного объёма осуществляется сжатие с последующим охлаждением до начальной температуры. Так как температура газа в начале и в конце процесса одинакова, то его удельный объём можно вычислить на основании закона Бойля- Мариотта:

P₁V₁=P₂V₂ (9)

В равенстве (9) индексы 1 и 2 относятся к двум различным состояниям газа. Выразив удельные объёмы V₁ и V₂ через объём сосуда V и массы газа m₁ и m₂ из соотношения (9), получим:

П осле преобразования равенства (10):

Величина δm представляет собой изменение массы газа в сосуде 2 при изменении давления на величину δp=P₂-P₁ , где P₁ и P₂ - давление газа в сосуде до и после опыта .

У дельный объём газа находится из выражения:

У дельный объём газа при нормальных физических условиях находится из выражения:

Pa - атмосферное давление в мм. рт. ст.

Объём, который занимает 1 моль воздуха при нормальных физических условиях, определяется как произведение молекулярной массы на удельный объём газа при нормальных физических условиях, т.е.

V_μ= μV_норм= 28, 96 V_норм (норм м³/моль) (14)

Величина универсальной газовой постоянной воздуха определяется как произведение газовой постоянной воздуха на его молекулярную массу.

R_μ= μR= 28, 96 R (Дж/моль град) (15)

Порядок проведения опыта

До начала опыта взвешиванием определяется масса сосуда 2 с прикрепленными к нему клапанами и манометром. Эта масса обозначается m_1цил

Измеряется атмосферное давление с помощью барометра и температура окружающего воздуха с помощью термометра Т (принимается, что такая же температура воздуха в сосуде).

Сосуд 2 присоединяется к компрессору и избыточное давление в сосуде повышается примерно до 3 бар. Так как при сжатии температура воздуха повышается, давление в сосуде после нагнетания воздуха измеряется через некоторый промежуток времени, когда воздух в сосуде охладится до температуры окружающей среды и давление перестанет уменьшаться.

Определяется масса сосуда с воздухом m_2цил при давлении Р₂ .

Полученные значения заносятся в таблицу.

N п/п	T 0K	Pa мм,рт,ст	Р1 Н/м2	Р2 Н/м2	m1цил кг	m2цил кг	δm кг	Прим
1
2
3

Изменение массы воздуха в сосуде находится из соотношения:

δm = m_2цил- m_1цил (16)

По уравнению (11) находится масса m₁ воздуха в сосуде.

Из выражения (12) определяется удельный объём воздуха V₁ , а по уравнению (8) – газовая постоянная.

Универсальная газовая постоянная Rμ и объём моля V_μ для воздуха определяется по формулам (15), (13), (14).