Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Теория метода и описание установки

Внутренняя энергия идеального газа

Поскольку молекулы идеального газа не взаимодействуют друг с другом, внутренняя энергия представляет собой суммарную энергию поступательного движения его молекул. Если не пренебрегать размерами и формой молекул, то кроме поступательного необходимо учитывать и вращательное движение. Таким образом, внутренняя энергия такого газа будет состоять из поступательной и вращательной энергии его молекул. При высоких температурах приходится учитывать еще энергию колебательного движения атомов молекулы.

Кинетическая энергия движения одной молекулы рассчитывается согласно предположению Максвелла о равномерном распределении энергии по степеням свободы.

Числом степеней свободы молекулы называется число независимых координат, изменение которых определяет возможные виды движений этой молекулы.

Если жесткая молекула имеет i степеней свободы (причем для одноатомной молекулы i = 3, для двухатомной i = 5, для трех и многоатомной i = 6), то средняя кинетическая энергия отдельной молекулы:

, (23)

где (1/2) kT – энергия, приходящаяся на одну степень свободы.

Внутренняя энергия одного моля идеального газа:

. (24)

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 114

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЯРНОЙ ГАЗОВОЙ ПОСТОЯННОЙ

МЕТОДОМ ОТКАЧКИ

Цель работы: экспериментально определить молярную газовую постоянную.

Приборы и принадлежности: металлический баллон с вакуумным краном, технические весы, насос Камовского, вакууметр ВСС – 711, соединительные трубки, термометр, барометр.

Теория метода и описание установки

В данной работе молярная (универсальная) газовая постоянная измеряется методом откачки. Экспериментальная установка (рис. 1) состоит из металлического баллона V, соединенного с вакуумметром ВСС – 11. Вся система подключена к ручному вакуумному насосу Камовского. Кран К изолирует баллон от атмосферы.

Запишем уравнения состояния для газа m₁ и m₂, занимающих одинаковый объем V при постоянной температуре Т. Эти состояния будут отличаться давлениями:

, (1)

, (2)

где М – молярная масса газа, R – молярная газовая постоянная, р₁ и р₂ – давления. Из уравнений (1) и (2) найдем молярную газовую постоянную:

. (3)

Из формулы (3) следует, что для ее определения достаточно найти изменение давления в сосуде заданного объема, соответствующее изменению массы газа при постоянной температуре.

12 Следующая ⇒