УРАВНЕНИЕ КЛАЙПЕРОНА
Уравнение
Клайперона связывает между собой два
любых состояния одной и той же массы идеального газа не зависимо от процесса перехода из одного состояния в другое:
p1V1/T1 = p2V2/T2.
Задание. Спланировать виртуальный эксперимент и убедиться в выполнении уравнения Клайперона. (Слово "убедиться" здесь употреблено условно. Что-либо доказать или в чём-то убедиться виртуально нельзя. Это задание и всё, что вы будете здесь делать, лишь имитация реальных опытов для разучивания действий при реальном эксперименте!)
Установка. Справа в окне анимации вы увидите цилиндр с подвижным поршнем, заполненный газом, с присоединённым к нему манометром. Он показывает абсолютное давление газа. На рисунке вам дана площадь поршня S
пор. Вы можете самостоятельно выбирать массу газа от 0.8 до 1.6 г, один из четырёх видов газа (справа от поля ввода сразу появится его молярная масса в г/моль). Слайдерами внизу анимации вы сможете двигать поршень, задавая его высоту положения H, а также включать горелку под цилиндром на небольшое время для подогрева или, давая газу остыть, перемещая слайдер "Температура".
Для ввода ваших изменений не забывайте каждый раз нажимать кнопочку
ENTER в поле анимации.
Смело экспериментируйте, чтобы понять, как ведёт себя газ в зависимости от ваших действий! Однако для чистового эксперимента ведите себя культурно, старайтесь выбирать такие значения переменных, чтобы вам было удобно с ними работать, чтобы манометр показывал не слишком маленькое значение и т.д.
А теперь подумайте, какие эксперименты и как следует провести на нашей установке, чтобы виртуально проверить уравнение Клайперона? Запишите свои мысли в лист отчёта.
Опыт. Верните все значения в исходное положение. Начертите таблицу для записи результатов опыта.
№ опыта |
Давление газа p, Па |
Объём газа V, м3 |
Температура газа T, К |
Масса газа m, кг |
Молярная масса μ, кг/моль |
pV/T |
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
Объём газа V = HS вам придётся подсчитать самим, а для удобства записи в таблицу малых чисел используйте десятичные степени (стандартную запись числа).
В первую строку таблицы можно записать начальные значения величин, а для второй измените произвольно высоту поршня и температуру газа, не забудьте кликнуть в поле анимации ENTER. Полученные данные занесите в таблицу и подсчитайте значение pV/T для первых двух опытов. Что вы видите в последней графе таблицы? Какой вывод можно сделать из сравнения полученных чисел?
Для второй пары опытов уменьшите массу газа, скажем, в два раза. Проделайте те же действия, что и в первой серии опытов. Запишите данные в таблицу и подсчитайте pV/T для последней графы таблицы. Что вы видите? Какой вывод можно сделать из сравнения чисел последней графы таблицы?
Для последней пары опытов поменяйте газ на, скажем, хлор. Проделайте те же действия, что и в первой серии опытов. Запишите данные в таблицу и подсчитайте pV/T для последней графы таблицы. Что вы видите? Какой вывод можно сделать из сравнения чисел последней графы таблицы?
Таблица заполнена, теперь можно подвести итог, и, если вы всё делали разумно, то вам будет не сложно ответить на контрольные вопросы.
Десятичные дроби вводятся через точку. Ответы нужно округлять по правилам приближённых вычислений с погрешностью не более 10%.
Желаем успеха!