Xác định tỉ số sức nóng dung phân tử của hóa học khí bằng cách thức Clement-Desormord.
Bạn đang xem: Nhiệt dung phân tử
Tải chương trình mô phỏng:
Mô rộp thí nghiệm “Xác định tỉ số nhiệt độ dung phân tử của hóa học khí bằng cách thức Clement-Desormord”
Lưu ý: chương trình điều khiển xe trên nền java
Video minh hoạNguyên lý phép đo
Đầu tiên đề nghị nhắc lại phương trình màn biểu diễn quá trình đoạn nhiệt, hay phương trình Poisson
PV^gamma=mathrmconst, ag1
trong kia gamma call là hệ số đoạn nhiệt. Đó cũng chính là tỉ số giữa các nhiệt dung riêng:gamma=fracC_PC_V.
Trong thí điểm Clement-Desormord, ta đi kiếm hệ số gamma bằng cách so sánh phương trình Poisson (1) cùng với phương trình đẳng sức nóng theo định chế độ Boyle-Mariotte:PV=mathrmconst.Viết cả hai bên dưới dạng vi phân:
eginalignedgamma PdV+VdP&=0,\PdV+VdP&=0.endaligned
Suy ra tốc độ suy giảm của áp suất khi giãn nở đoạn nhiệt cùng đẳng nhiệt:
eginalignedleft(-fracdPdV ight)_S=mathrmconst&=fracgamma PV,\left(-fracdPdV ight)_T=mathrmconst&=fracPV.endaligned ag2Các vận tốc suy bớt này phụ thuộc vào trạng thái (P,V) của khí, vị đó những đường đoạn nhiệt và đẳng nhiệt nhìn chung là đa số đường cong.
Trong bài thí nghiệm, bọn họ xác định các vận tốc suy sút nói trên thông qua đo đạc thực nghiệm. Tiếp đến từ (2) phân chia vế theo vế ta có được gamma:
gamma=fracleft(-dfracdPdV ight)_S=mathrmconstleft(-dfracdPdV ight)_T=mathrmconst. ag3Nét rực rỡ của thí nghiệm vì Clement và Desormord nghĩ ra nằm tại chỗ, những biến thiên dV được cho đều nhau (thông qua quy trình đẳng tích đang nói bên dưới), vì thế gamma được xác định hoàn toàn chỉ phụ thuộc việc đo các biến thiên áp suất.
Đối tượng điều tra khảo sát xoay quanh một cái bình khí, đúng đắn nó cất không khí, mô tả trên hình 3.1. Bình luôn kết nối với áp kế chữ U, đọc mức áp suất trải qua độ chênh lệch mực nước. Trong khi có nhị van khác kết nối trao đổi khí cùng với bình. Một van thông với bầu khí quyển. Một van thông với trái lựu bơm khí.
Quy trình thí nghiệm hoàn toàn có thể hình dung gọn gàng qua giản thứ PV hình 3.2. Đường màu đen nằm ngang biểu hiện mức áp suất khí quyển P_0. Đường màu đỏ biểu thị nhiệt độ môi trường thiên nhiên T_0. Giao điểm (0) đó là trạng thái cân đối của khí quyển mặt ngoài. Chúng ta xét một khối khí nhỏ tuổi nằm phía bên trong bình chứa.
– Từ tâm trạng (0), đóng van thông cùng với khí quyển, ta sử dụng tay bóp quả lê nhằm nén khí lại một lượng một mực rồi đóng góp van lại, khối khí gửi sang trạng thái (1") tất cả áp suất cao hơn và ánh nắng mặt trời cao hơn.
– nên chờ một thời hạn cho khối khí điều đình nhiệt với môi trường. Sau trước khí trong bình cũng trở thành trở lại ánh nắng mặt trời T_0 của môi trường. Đó là trạng thái (1).
– Khi đã đạt được trạng thái (1), ta mở van thông cùng với khí quyển cùng đóng lại đủ nhanh. Lúc này khí trong bình sẽ lập cập cân bằng về áp suất với môi trường ngoài. Khối khí vào bình đạt tâm lý (2). Sự cân bằng áp suất ra mắt đủ nhanh nên có thể bỏ qua sự thảo luận nhiệt, quy trình (1)-(2) xem như đoạn nhiệt.
– quá trình đoạn sức nóng (1)-(2) trên làm nhiệt độ khí vào bình sút đi, buộc phải chờ một thời hạn để khí vào bình thăng bằng nhiệt quay trở về với môi trường. Lúc ấy khối khí khảo sát đạt trạng thái (3).
Ba trạng thái (1)-(2)-(3) có mức áp suất luôn quan giáp được qua áp kế chữ U, khớp ứng với những mức chênh lệch mực nước H,0,h.
Thực tế độ đổi mới thiên của áp suất trong thí nghiệm là tương đối nhỏ, bé nhiều hơn 50,mathrmcmH_20, trong lúc áp suất khí quyển trung bình 10.3,mathrmmH_20, mang lại nên các đường đoạn nhiệt cùng đẳng nhiệt ở chỗ này trở đề xuất rất thẳng, ta hoàn toàn có thể xem như các đoạn thẳng.
Trong thí nghiệm, độ biến hóa thiên về thể tích bằng V_2-V_1. Ta tính được các đạo hàm theo giản vật dụng PV làm việc trên:
eginalignedleft(-fracdPdV ight)_S=mathrmconst&=fracP_1-P_0V_2-V_1,\left(-fracdPdV ight)_T=mathrmconst&=fracP_1-P_3V_2-V_1.endalignedThế những tốc độ suy sút này vào công thức (3), ở đầu cuối thu được:
gamma=fracP_1-P_0P_1-P_3=fracHH-h. ag4
Quy trình thí nghiệm
Ta viết lại công thức chủ yếu (4)gamma=fracHH-h,với nhì tham số cần xác định là các độ chênh lệch mực nước H với h.
Giá trị H họ chọn ở một mức cố gắng định nào đó rồi ghi vào bảng 3.1.
Để nhận được mức chênh lệch h cần thực hiện quy trình như sau.
1. Đóng van thông với khí quyển, mở van trái lê, dùng tay bóp trái lê để nén khí lại, sao để cho mực áp kế vượt thừa H một đoạn, rồi khoá van bơm lại. Bình khí đã nóng lên, vì thế phải hóng vài phút để khí vào bình cân đối nhiệt với bên ngoài, lúc này mực nước đã hạ xuống một chút. Nếu mực nước khi cân đối không nằm tại vị trí giá trị H, ta đề nghị cân chỉnh (xả đi hoặc bơm thêm) đến lúc nào đạt mức H.
2. Mở van thông với khí quyển và đóng lại đầy đủ nhanh. Bây giờ khí vào bình sẽ nhanh lẹ cân bằng về áp suất với môi trường thiên nhiên ngoài. Quy trình đoạn sức nóng này làm ánh nắng mặt trời trong bình giảm đi, bắt buộc chờ một thời gian để khí vào bình cân đối nhiệt trở về với môi trường. Trong quá trình này mực áp kế dâng lên dần mang lại một mức ổn định, đó đó là h. Khắc ghi h vào bảng 3.1 bên dưới dạng các toạ độ mực nước.
3. Lặp lại các bước 10 lần.
Chương trình mô bỏng thí nghiệm bao gồm giao diện như hình 3.4. Ta rất có thể dùng chuột nuốm bàn tay bóp quả lê để bơm khí và làm việc đóng mở trên các van. Áp suất của khí trong bình quan gần cạnh qua áp kế chữ U.
Đặc biệt, lịch trình còn mô tả giản đồ gia dụng PV chuỗi tinh thần của hóa học khí. Đường màu black nằm ngang biểu thị mức áp suất khí quyển. Đường màu đỏ bộc lộ nhiệt độ của môi trường. Giao điểm giữa hai đường ấy đó là trạng thái thăng bằng của khí quyển bên ngoài. Thí điểm ảo tiến hành trên phần mềm cho thấy, chất khí luôn nỗ lực tiến về trạng thái thăng bằng nhiệt với môi trường.
Xem thêm: Bài Tập Trắc Nghiệm Chương Cảm Ứng Điện Từ Có Đáp Án Chi Tiết (Phần 2)