5 (972202)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Лабораторная работа №5ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОЙ МАССЫ И ПЛОТНОСТИ ГАЗАМЕТОДОМ ОТКАЧКИ.Цель работы – ознакомление с одним из методов определения молекулярной массы и плотности газа.Теория метода.Молекулярной (молярной) массой называется масса одного моля вещества. В единицах СИ эта величина измеряется в килограммах на моль. Молем какого-либо вещества называется количество этого вещества, содержащее столько жеструктурных элементов (молекул, атомов и т.д.), сколько атомов содержится в0,012 кг изотопа углерода 12С. Молекулярную массу газа можно определить изуравнения газового состояния.При не очень высоких давлениях, но достаточно высоких температурахгаз можно считать идеальным. Состояние такого газа описывается уравнениемМенделеева-Клапейрона:mP ⋅V = ⋅ R ⋅ T ,(12.1)µгде Р – давление газа; V – объем газа, m – масса газа; µ – молярная масса газа;R = 8,31 Дж/(моль·К) – универсальная газовая постоянная; Т – абсолютная температура газа.Из уравнения (12.1) можно получить формулу для молярной массы газа:m ⋅ R ⋅T.(12.2)µ=P ⋅VЕсли измерение давления Р, объема V, температуры Т газа, т.е.

параметров газа, входящих в формулу (12.2) не вызывает особенных трудностей, то определение массы газа выполнить практически невозможно, так как взвешиваниегаза возможно только вместе с колбой, в которой он находится. Поэтому для определения µ необходимо исключить массу сосуда. Это можно сделать, рассмотревуравнение состояния двух масс m1 и m2 одного и того же газа при неизменныхтемпературе Т и объеме V.Пусть в колбе объемом V находится газ массой m1 при давлении P1 итемпературе Т. Уравнение состояния (12.1) для этого газа имеет видmP1 ⋅ V = 1 ⋅ R ⋅ T .(12.3)µОткачаем часть газа из колбы, не изменяя его температуры. После откачки масса газа, что оставалась в колбе, и его давление уменьшились. Обозначим ихсоответственно m2 и P2 и снова запишем уравнение состоянияP2 ⋅ V =m2⋅ R ⋅T .(12.4)m1 − m2 R ⋅ T⋅.P1 − P2V(12.5)µИз уравнений (12.3) и (12.4) получим:µ=Полученная формула (12.5) дает возможность определить µ, если известно изменение массы газа (но не сама масса), а также изменение давления, температура и объем газа.В данной работе исследуемым газом является воздух, который представляет собой смесь азота, кислорода, аргона и других газов.Формула (12.5) пригодна и для определения µ смеси газов.

Найденное вэтом случае значение и представляет собой некоторую среднюю или эффективную молярную массу смеси газов. Молярная масса смеси газов может быть рассчитана и теоретически, если известно процентное содержание и молярная массакаждого из газов, входящих в состав смеси, по формуле1µС =,(12.6)m1m1 1 m 2 1⋅+ m ⋅+ ... + n ⋅m µ1µ2m µnm1 m2mnгде m , m , ...

, m – относительное содержание каждого газа; µ1, µ2, …, µn – молярные массы газов.Если известна молярная масса газа, то можно легко определить еще однуважную характеристику газа – его плотность ρ. Плотность газа – это масса единицы объема газа:m(12.7)ρ= .VmОпределивиз уравнения Менделеева-Клапейрона, получимVP ⋅µ.(12.8)ρ=R⋅TПлотность смеси газов можно вычислить по формуле (12.8), подразумевая под µ эффективную молярную массу смеси.Экспериментальная установкаДля определения молекулярной массы воздуха предназначена экспериментальная установка ФПТ1-12, общий вид которой показан на рисунке 12.1.Рисунок 12.1 Общий вид экспериментальной установки ФПТ1-12:1 –весы; 2 – вакуумметр; 3 – вакуумный кран; 4 –компрессор; 5 – входнойпатрубок компрессора; 6 – измерительный блок; 7 – колба№изм.m0+m1,кгm0+m2,кгm1-m2,кгР1,ПаР2,ПаР1-Р2,ПаТ,Кµ,кг/мольρ,кг/м3Обработка результатов измерения1.

Для каждого проведенного измерения определить массу откачанноговоздуха (m1 - m2) и разность давлений (P1 - P2).2. По формуле (12.5) вычислить для каждого измерения значение молекулярной массы воздуха µ. Найти среднее значение < µ > .3. По формуле (12.8) вычислить для каждого измерения плотность воздуха, используя найденное значение молярной массы µ.4. Оценить погрешность результатов измерений.Рабочим элементом установки является стеклянная колба 7, соединеннаясо стрелочным вакуумметром 2, показания которого Р есть разность междудавлением в колбе и атмосферным давлением. Колба имеет отросток с краном 3,который с помощью резиновой трубки соединяется с входным патрубком 5компрессора 4. Колба установлена на тарелке электронных весов 1. Значениеобъема V колбы указано в паспорте.Порядок выполнения работы1. Подать напряжение питания на электронные весы, включив установкутумблером «Сеть».2.

С помощью электронных весов определить массу колбы с воздухом(m0+m1) при давлении P1.3. Соединить входной патрубок 5 с помощью шланга с колбой 7 (вакуумный кран 3 должен быть открыт).4. Включив компрессор тумблером «Пуск» и, открыв кран, откачать воздух из колбы до давления Р2, после чего, закрыв кран 3 и выключив компрессор,и отсоединив шланг от колбы 7, определить с помощью весов массу колбы с воздухом (m0+m2) при давлении Р2. Полученные результаты занести в таблицу 12.15. Повторить измерения по пп. 2-4 не менее 3 раз.6. Измерить температуру воздуха в лаборатории.7. Выключить установку тумблером «Сеть».Таблица 12.1Контрольные задания1. Что такое молекулярная масса вещества и в каких единицах она измеряется?2.

Запишите и объясните уравнение Менделеева-Клапейрона. В каких случаях егоможно использовать для практических вычислений?3. Как теоретически рассчитать молекулярную массу смеси газов?4. Что такое плотность газа и как ее можно определить экспериментально?5. Выведите расчетную формулу для определения молярной массы, которая используется в данной работе.6. Почему молярную массу газа нельзя определить непосредственно, используяуравнение Менделеева-Клапейрона?7.

В чем заключается метод откачки для определения молярной массы газа?8. Основные источники погрешностей данного метода измерения..

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лабораторной работы