Описание установки. Демонстрация 4. Уравнение состояния идеального газа

Демонстрация 4. Уравнение состояния идеального газа

При проведении данного эксперимента газ, находящийся в цилиндре под поршнем, последовательно переводится из одного состояния в другое. Для демонстрации постоянства величины PV/T (или пропорциональности произведения PV абсолютной температуре T) для определенной массы газа постоянного состава желательно зарегистрировать параметры газа в 8 – 10 состояниях.

Оборудование:

· Прибор «Изотерма» с встроенным датчиком объема газа

· Шланг вакуумный (30 см)

· Зажим для трубок

· Датчик абсолютного давления

· Сосуд с водой

· Термометр (0 - 100^оС)

· Штатив

Эксперимент «Уравнение состояния идеального газа» проводится на установке для демонстрации изотермического процесса (рис. 1).

Датчик объема, входящий в состав установки для демонстрации изотермического процесса, требует предварительной настройки. Для ее выполнения после подключения датчика к компьютеру следует перевести поршень в крайнее нижнее положение (до ограничителя хода). Если поршень уже находится в крайнем положении, то, вращая ручку поршня в левую сторону, необходимо выдвинуть поршень на один сантиметр вверх и снова вернуть его в крайнее нижнее положение. При этом включится индикатор готовности (оба светодиода на корпусе прибора должны гореть). Если по каким-либо причинам установка отключалась от компьютера, то процедуру настройки необходимо выполнить заново.

Для изменения температуры газа резервуар погружается в сосуд с горячей или холодной водой. Температура газа при этом считается равной температуре окружающей воды, которая измеряется обычным термометром. Для сокращения времени проведения эксперимента рекомендуется заранее приготовить 2 – 3 сосуда с водой разной температуры.

Пусть в начале опыта газ находится в состоянии, которое мы назовем состоянием 1. Это состояние характеризуется параметрами P₁, V₁ и T₁. Затем газ переводится в следующее состояние 2 с параметрами P₂, V₂ и T₂. Далее осуществляется переход к новому состоянию. В целях оптимизации самого эксперимента рекомендуется сначала записывать параметры газа в 2 – 3 состояниях при одном значении температуры, затем изменять температуру системы, регистрировать параметры для еще нескольких состояний, и снова изменять температуру.

Рис 1

В данном эксперименте программа предусматривает ввод данных в ручном режиме. Это означает, что фиксируются параметры системы в определенных точках (не записываются процессы перехода от одного состояния к другому). Запись данных происходит в момент ввода температуры, значение которой набирается на клавиатуре компьютера. При проведении эксперимента можно использовать один из двух вариантов сценария. В варианте 1 по горизонтальной оси графика откладывается номер состояния системы, а по вертикальной оси – все параметры состояния газа. График варианта 2 строится в координатах (V, P). Температура газа не выводится на экран в виде графика, а представляется на цифровом индикаторе для каждого состояния.

Дата добавления: 2014-11-16