Порядок выполнения работы. 1) под руководством преподавателя или лаборанта определить массу сосуда при открытом кране 2 с помощью весов 3;

Опыт первый:

1) под руководством преподавателя или лаборанта определить массу сосуда при открытом кране 2 с помощью весов 3;

2) подсоединить сосуд к трубке 4. Установить кран 5 в положение «атмосфера», вентили 6 и 7 открыть, включить насос пускателем 8;

3) при достижении полного вакууммирования (стрелка вакуумметра должна зайти за отметку 100, соответствующую разрежению 736 мм рт. ст) закрыть кран 2 и плавно отсоединить сосуд от трубки. Выключить насос (во избежание попадания масла из насоса в трубки его следует выключать только после снятия разрежения в системе, т. е. после отсоединения сосуда от трубки 4 и открытом вентиле 6);

4) определить путём взвешивания массу сосуда без воздуха ;

5) рассчитать массу воздуха в сосуде при атмосферном давлении

;

6) рассчитать удельную газовую постоянную воздуха (2.23)

;

Здесь – атмосферное давление, Па (1мм рт.ст. = 133,322 Па);

– температура воздуха, К;

= 360 мл = 360.10 ^–6 м³ – вместимость сосуда;

7) опытные и расчётные значения величин занести в таблицу 4.

Таблица 4– Опытные и расчётные данные по первому опыту

			, мг	, мг		, Дж/(кг.К)
мм рт. ст.	Па	мг	кг

Опыт второй:

1) подсоединить сосуд к трубке 10. Кран 5 установить в положение «насос». Вентиль 6 и 7 открыть. Включить насос пускателем 8.

2) при показаниях манометра 120–160 делений (манометр на
1,6 ат) закрыть вентиль 7 и сразу же установить кран 5 в положение «атмосфера»). Выключить насос;

3) дать выдержку 10–15 секунд и записать число делений манометра . Перевести показания манометра вначале в атмосферы (с учётом того, что вся шкала на 1,6 ат), а затем в паскали (1 ат = 0,981.10 ⁵ Па). Закрыть кран 2 и отсоединить сосуд;

4) путём взвешивания определить массу сосуда при давлении воздуха в нём ;

5) При обработке результатов опыта вычислить:

а) массу избыточного воздуха в сосуде ;

б) массу воздуха в сосуде при атмосферном давлении по (2.26);

в) удельную газовую постоянную воздуха по формуле (2.23)

6) при расчётном определении газовой постоянной воздуха вычислить:

а) молярную массу воздуха по формуле (2.20), используя молярные массы и объёмные доли газов, приведённые в таблице 3;

б) расчётное значение удельной газовой постоянной воздуха по формуле (2.19);

в) плотность воздуха при нормальных физических условиях и плотность воздуха при давлении ;

7)Результаты измерений и расчётов занести в таблицу 5.

Таблица 5 – Опытные и расчётные данные по второму опыту

, мг

, мг

, Па

%

Число делений

ат

Па

мг

кг

Дж/(кг.К)

кг/м3

Вычислить относительные погрешности (1.8) опытного определения газовой постоянной и сравнить их с предельной относительной погрешностью опыта

,

где – абсолютные предельные погрешности измерения объёма, температуры, массы; предельную погрешность измерения давления вычислить по формуле (1.9) с учётом класса точности манометра.

Используя значения газовой постоянной, определённые разными подгруппами студентов (3 – 4 подгруппы), рассчитать статистическую погрешность среднего арифметического значения результата измерения газовой постоянной по формуле (1.13). Используя выражение (1.16), записать истинное значение результата нескольких измерений удельной газовой постоянной.

Обычно статистическая погрешность при измерении неизменной величины меньше предельной, т. к. отклонения отдельных измерений от среднего не однозначны, как это принято для предельной погрешности. Если же измерения проводить небрежно, статистическая погрешность может быть больше предельной. Точность разовых измерений оценивают только по предельной погрешности.

Отчёт о работе. Отчёт о работе должен содержать наименование и цель работы, краткое описание методики экспериментального определения удельной газовой постоянной воздуха, схему лабораторной установки, таблицы и расчёты.

Контрольные вопросы

1. Написать уравнения состояния для полного и удельного объёмов.

2. Виды давлений и их определение.

3. Температурные шкалы.

4. Методика экспериментального и расчётного определения удельной газовой постоянной воздуха.

5. Как рассчитать плотность воздуха при нормальных условиях, плотность воздуха на улице, массу воздуха в комнате?

6. Выразить давление 5 ат в паскалях, барах, мм рт. ст. и мм вод. ст.