Fizyka 22a, EAiE_


EAiE

Gródek J. Konrad

Kantor Mirosaw

Grupa II

Zespó 10

Laboratorium Fizyczne

Temat : Prawo Boyle'a Mariotte'a i uniwersalna staa gazowa R

Nr w. 22

Data wykonania:

26.02.97

Data oddania:

Zwrot do poprawy :

Data odbioru:

Data zaliczenia:

Ocena :

1.Cel wiczenia

Zapoznanie si z ukadem próniowym i pomiarem cinienia w

tym ukadzie , sprawdzenie prawa Boyle'a - Mariotte'a dla powietrza w temperaturze pokojowej wyznaczenie uniwersalnej staej gazowej.

2. Wprowadzenie teoretyczne.

Gaz doskonay

Gazem doskonaym w ujciu teorii kinetyczno - molekularnej bdziemy nazywali nastpujcy uproszczony, wyidealizowany model gazu rzeczywistego:

a. Gaz skada si z identycznych czsteczek

b. Czsteczki znajduj si w cigym ruchu i podlegaj zasadom dynamiki Newtona

c. Cakowita liczba czsteczek jest bardzo dua

d. Objto i rozmiary liniowe czsteczek s zaniedbywalnie mae

e. Czsteczki nie oddziauj midzy sob za wyjtkiem samych zderze

f. Zderzenia s doskonale spryste i zachodz w zaniedbywalnie krótkim czasie.

Równanie stanu gazu doskonaego dane jest wzorem:

pV = nRT

gdzie:

p - cinienie gazu;

V - objto;

n - liczba moli gazu;

R - uniwersalna staa gazowa.

Prawo Boyle`a - Mariotta:

Opisuje przemian izotermiczn ( T = const ) gazu doskonaego. Z równania stanu gazu doskonaego otrzymujemy:

pV = const = nRT, czyli p1V1 = p2V2

We wspórzdnych p, V wykresem przemiany izotermicznej jest hiperbola.

0x01 graphic

Cinienie gazu wie si z oddziaywaniem czsteczek z ciankami naczynia. Zderzajc si z nimi oddaj swoj energi i wywieraj nacisk.

Jednostk cinienia w ukadzie SI jest paskal [Pa]. Jest to cinienie wywierajce nacisk jednego niutona na jeden metr kwadratowy. Jednostkami pochodnymi s: atmosfera techniczna , bar, atmosfera fizyczna, milimetr supa rtci ( tor ), etc.

Próni nazywamy stan, jaki panuje w obszarze wypenionym gazami lub parami, gdy cinienie jest nisze od cinienia atmosferycznego.

Próni wytwarza si w tzw. ukadach próniowych. S to zespoy szklanych lub metalowych zbiorników, zaworów próniowych, pocze rurowych, sondy próniomierzy i pomp próniowych. Próni wytwarza si poprzez mechaniczne usunicie czsteczek powietrza poza obszar naczynia ( pompy przepywowe: rotacyjna i dyfuzyjna ) lub poprzez absorpcj ( pompy sorpcyjne ).

Pomp próniow charakteryzuj dwie wartoci: cinienie kocowe i szybko pompowania.

Cinienie kocowe jest miar próni ustalonej po bardzo dugim czasie pompowania, zalene jest w duym stopniu od prdu wstecznego w pompie ( iloci gazu „cofajcego si” ). C. k. dla pompy rotacyjnej równe jest w przyblieniu 10-1 - 10-2 Pa , a dla pompy dyfuzyjnej 10-6 - 10-7 Pa.

Szybko pompowania S oznacza objto gazu usunitego w jednostce czasu. Definiowana jest funkcja zalenoci cinienia wewntrz oprónianego pojemnika od czasu ( S = const ) oznaczane p(t). Korzystajc z definicji szybkoci pompowania i róniczkujc prawo Boyle`a - Mariotta otrzymujemy dla pojemnika o pojemnoci V:

0x01 graphic

Cakujc stronami:

0x01 graphic

Próniomierze maj za zadanie poda miar próni. Rozróniamy próniomierze: mechaniczne, hydrostatyczne, kompensacyjne, cieplnoprzewodnociowe, jonizacyjne i inne. Manometr mechaniczny dokonuje pomiaru rónicy cinie pomidzy cinieniem zewntrznym a cinieniem wewntrz pojemnika wykorzystujc odksztacenie elementu mechanicznego, które przenoszone jest na wskazówk. Próniomierz termoprzewodnociowy wykorzystuje zaleno zmiany przewodnictwa cieplnego rozrzedzanego gazu od cinienia, jonizacyjny za bazuje na zmianie oporu elektrycznego rozrzedzanego gazu.

Barograf jest to przyrzd sucy do cigego zapisu wartoci cinienia atmosferycznego. Zbudowany jest on z puszki wewntrz której zachowane jest stae cinienie i wskazówki z pisakiem której wychylenie proporcjonalne jest do rónicy cinie: atmosferycznego i wzorcowego.

Próniomierz McLeoda jest próniomierzem kompensacyjnym, w którym cinienie mierzy si odczytujc rónic poziomów rtci w dwóch kapilarach. Zbudowany jest on z kapilary kompensacyjnej i porównawczej, zbiornika gazu, przewodu gównego i mieszkowego zbiornika rtci. Pomiaru dokonuje si metod liniow ( w kapilarze porównawczej poziom rtci jest ustalony na pewnej wysokoci, odpowiadajcej poziomowi h0 w drugiej kapilarze ) i metod kwadratow ( kapilara porównawcza jest cakowicie wypeniona rtci ).

Technika próniowa znajduje szerokie zastosowanie: w procesach produkcji zwizków o wysokiej czystoci chemicznej i przyrzdów póprzewodnikowych, w lampach kineskopowych, termosach i naczyniach do przechowywania skroplonych gazów. Najwiksz jako próni uzyskuje si w komorach akceleratorowych - rzdu 10-9 Pa

3.Wyniki pomiarów.

a) Warunki zewntrzne:

po = 983 hPa

T = 295.5 K

Vz = 1240 cm3 - objto zbiornika

Vp = 240 cm3 - objto przewodów czcych

b) Obliczenia: