ТОР 5 статей: Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы КАТЕГОРИИ:
|
Теоретическая часть. Ознакомление с одним из методов определения молярной массы и плотности газа.ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 124
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЯРНОЙ МАССЫ И ПЛОТНОСТИ ГАЗА МЕТОДОМ ОТКАЧКИ Цель работы Ознакомление с одним из методов определения молярной массы и плотности газа.
Теоретическая часть Состояние некоторой массы газа определяется значениями трёх параметров: давлением P, под которым находится газ, его температурой T и объёмом V. Эти параметры закономерно связаны друг с другом, так что изменение одного из них влечёт за собой изменение других. Указанная связь может быть задана аналитически в виде функции . (2.1) Соотношение, дающее связь между параметрами какого-либо тела, называется уравнением состояния этого тела. Следовательно, (2.1) представляет собой уравнение состояния данной массы газа. Если разрешить (2.1) относительно какого-либо из параметров, например P, уравнение состояния примет вид: . (2.2) Это значит, что состояние газа определяется только двумя параметрами (например, давлением и объёмом, давлением и температурой или, наконец, объёмом и температурой), третий параметр однозначно определяется двумя другими. Если уравнение состояния известно в явном виде, то любой параметр можно вычислить, зная два других. При не очень высоких давлениях, но достаточно высоких температурах газ можно считать идеальным. Под идеальным газом подразумевают такой газ, в котором можно пренебречь взаимодействием между молекулами, а молекулы принять за материальные точки. Состояние такого газа описывается уравнением Менделеева – Клайперона: , (2.3) где Р – давление газа, V – объём газа, m – масса газа, μ – молярная масса газа, R = 8,31 Дж/(моль·К) – универсальная газовая постоянная, Т – абсолютная температура газа. 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 же структурных элементов (молекул, атомов, и т.д.), сколько атомов содержится в 0,012 кг изотопа углерода 12C. Молярную массу газа можно определить из уравнения газового состояния. Из уравнения (2.3) можно получить формулу молярной массы газа: . (2.4) Если измерение давления Р, объёма V, температуры Т газа, т.е. параметров газа, входящих в формулу (2.4) не вызывает особенных трудностей, то определение массы газа выполнить практически невозможно, так как взвешивание газа возможно только вместе с сосудом, в котором он находится. Поэтому для определения μ необходимо исключить массу сосуда. Это можно сделать, рассмотрев уравнение состояния двух масс m 1 и m 2 одного и того же газа при неизменных температуре Т и объёме V. Пусть в колбе объёмом V находится газ массой m1 при давлении P 1 и температуре Т. Уравнение состояния (2.3) для этого газа имеет вид: . (2.5) Откачаем часть газа из колбы, не изменяя его температуры. После откачки масса газа, что оставалась в колбе, и его давление уменьшились. Обозначим их соответственно m 2 и P 2 и снова запишем уравнение состояния: . (2.6) Из уравнений (2.5) и (2.6) получим:
. (2.7) Полученная формула (2.7) даёт возможность определить μ, если известны температура, объём, изменение массы газа (но не сама масса), а также изменение давления. В данной лабораторной работе исследуемым газом является воздух, который представляет собой смесь азота, кислорода, аргона и других газов. Формула (2.7) пригодна и для определения μ смеси газов. Найденное в этом случае значение μ представляет собой некоторую среднюю или эффективную молярную массу смеси газов. Молярная масса смеси газов может быть рассчитана и теоретически. Пусть в сосуде объёмом V имеется находящаяся в состоянии теплового равновесия смесь различных газов, не реагирующих химически друг с другом. Для такой смеси уравнение состояния имеет вид: , (2.8) где μ с – молярная масса смеси газов. С другой стороны, согласно закону Дальтона давление смеси газов равно сумме парциальных давлений её компонентов , (2.9) где – парциальное давление i = 1,2,3… n – компоненты смеси газов. Из уравнений (2.8) и (2.9) получим: , (2.10) где , ,... – относительное содержание каждой компоненты смеси газов. Если известна молярная масса газа, то можно легко определить ещё одну важную характеристику газа – его плотность ρ. Плотность газа – это масса единицы объёма газа: . (2.11) Определив из уравнения Менделеева – Клайперона, получим . (2.12) Плотность смеси газов можно вычислить по формуле (2.12), подразумевая под μ эффективную молярную массу смеси.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
|