SPRAWDZANIE PRAW GAZU DOSKONAŁEGO.

1. CEL ĆWICZENIA.

Gaz doskonały - zbiór jednakowych cząsteczek znajdujących się w bezwładnym ruchu.

Objętość tych cząsteczek jest pomijalnie małą częścią objętości zajmowanej przez gaz.

Między cząsteczkami nie działają siły przyciągające, a siły odpychające występują tylko w czasie trwania zderzenia. Zderzenia cząsteczek są doskonale sprężyste. Między zderzeniami cząsteczki poruszają się ze stała prędkością po liniach prostych.

Równanie stanu gazu doskonałego:

pV / T = N * k

gdzie:

N - liczba cząsteczek w jednostce objętości

p - ciśnienie gazu

V - objętość naczynia zajmowanego przez gaz

k - stała Boltzmanna = 1,38 * 10^-23 J / K

T - temperatura bezwzględna

przy czym dla danego gazu:

pV / T = constans

2. SPRAWDZANIE PRAWA BOYLE'A - MARIOTTE'A.

Przemiana izotermiczna - ciśnienie p danej masy gazu w stałej temperaturze T = const jest odwrotnie proporcjonalne do objętości V gazu:

p = k / V

k - stała zależna od temperatury, masy i rodzaju gazu

Przyrząd do sprawdzania prawa Boyle'a - Mariotte'a

Pomiary przeprowadzono dla dwóch przypadków:

1. przy podnoszeniu otwartego ramienia /prawej rurki/ do góry, wtedy p = p_a + h

2. przy opuszczaniu otwartego ramienia, wtedy p = p_a - h

V = const, s = 1 cm²

Podnoszenie rurki:

pa	[ mm Hg ]	760	760	760	760	760	760	760
h	[ mm Hg ]	0	26	29	36	49	55	64
p	[ mm Hg ]	760	786	789	796	809	815	824
V	[ cm^3 ]	48,2	47,2	46,4	45,6	45,4	45,1	44,6
lg p	-	2,880	2,895	2,897	2,900	2,907	2,911	2,915
lg V	-	1,683	1,673	1,666	1,658	1,657	1,654	1,649

Opuszczanie rurki:

pa	[ mm Hg ]	760	760	760	760	760	760	760
h	[ mm Hg ]	0	18	23	37	47	58	62
p	[ mm Hg ]	760	742	737	723	713	702	698
V	[ cm^3 ]	48,1	48,9	49,5	50,4	51,1	51,8	52,2
lg p	-	2,880	2,870	2,867	2,859	2,853	2,846	2,843
lg V	-	1,682	1,689	1,694	1,702	1,708	1,714	1,717

Na podstawie pomiarów sporządzono wykresy: p = f ( V ) i log p = f ( log V )

3. WYZNACZANIE STOSUNKU C_p / C_V DLA POWIETRZA.

Stosunek c_p / c_v - stosunek ciepła właściwego gazu przy danym ciśnieniu do ciepła przy danej objętości.

Wartość ta zależy od budowy cząsteczek gazu. Największą wartość mają gazy o cząsteczkach jednoatomowych.

Przyrząd do wyznaczania stosunku c_p / c_v

L.p.	h1	h2	h1 - h2		śr
		[ cm ]	[ cm ]	[ cm ]	-	-
1	0,280	0,045	0,235	1,19	1,21
2	0,270	0,042	0,228	1,18
3	0,240	0,035	0,205	1,17
4	0,230	0,040	0,190	1,21
5	0,220	0,040	0,180	1,22
6	0,200	0,045	0,155	1,29

 = h₁ / h₁ - h₂

_śr = (  _i ) / 6

Na podstawie pomiarów sporządzono wykres h₁ - h₂ = f ( h₁ ).

4. ANALIZA BŁĘDÓW.

W doświadczeniu pierwszym jedyny błąd pomiarowy wynikał z odczytu wielkości h z

podziałki. Najmniejsza działka wynosiła 0,1 cm, więc błąd h = 0,1 cm.

W doświadczeniu drugim błędy pomiarowe wynikają z odczytu wielkości h₁ i h₂ z manometru

oraz z obliczeń wielkości :

h₁ = h₂ = 0,005 cm

Średni błąd bezwzględny wynosi:

_śr =  ( _  _ _  _  _  _      0,845 cm

Średni błąd względny wynosi:

_śr /  = 0,142 * 100 % = 14,2 %

5. WNIOSKI WŁASNE.

Na podstawie doświadczenia 1 można stwierdzić, że wraz z podnoszeniem rurki zwiększa się ciśnienie powietrza zamkniętego w rurce, a wraz z opuszczaniem rurki maleje ciśnienie powietrza w rurce.

Po przeprowadzeniu doświadczenia 2 stwierdzono, że ze zmianą ciśnienia (czyli wysokości h₁ i h₂) zwiększa się współczynnik  i jest on większy od jedności. Przy odczytywaniu współczynnika z wykresu jego wartość wyniosła 0,986 i jest to wartość błędna.

---