Работа № 2. Определение плотности воздуха.
Цель работы: экспериментальное определение плотности воздуха при нормальных условиях. Приборы и принадлежности: вакуумный насос с электроприводом, вакуумная тарелка с краном и манометром, барометр – анероид, термометр, баллон для взвешивания воздуха, весы технические, разновес.
Теоретические основы метода и описание экспериментальной установки
Плотностью газа называется физическая величина, равная отношению массы газа к его объему:
В системе СИ плотность измеряется в кг/м3. Так как плотность газа зависит от температуры и давления, то принято значение плотности газов записывать для нормальных условий, т. е. для температуры и давления Пусть
Воздух в лаборатории находится, как правило, в условиях, отличных от нормальных. Для нахождения Допустим, в некотором сосуде находится воздух массой По уравнению газового состояния:
можно найти объем
Подставляя (3) в формулу (1), получим:
Формула (4) является окончательной для определения плотности воздуха при нормальных условиях, выраженной через непосредственно измеряемые величины. Экспериментальная установка представлена на рис. 1. Она включает вакуумный насос Н, баллон с воздухом Б, манометр М для измерения давления воздуха в баллоне, вакуумную тарелку С с краном К и трехходовой кран Т. Схемы рабочих положений трехходового крана показаны на рис. 2: положение 1 – насос и баллон сообщены с атмосферой; положение2 – откачка воздуха из баллона; положение 3 – баллон изолирован от насоса и атмосферы.
Измерения и обработка результатов
1. Определить массу 2. Соединить баллон с насосом Н через вакуумную тарелку С, снабженную манометром М, как показано на рис. 2 (положение2. 3. Проверить, что кран К вакуумной тарелки открыт (см. рис. 1), включить насос Н и выкачать из баллона воздух до давления 4. Отсоединить баллон от установки. Произвести это в следующем порядке: а) плавно закрыть трехходовой кран Т, переведя его в положение 3 (см. рис. 2); б) выключить вакуумный насос Н; в) аккуратно отсоединить шланг баллона с трехходовым краном Т от вакуумной тарелки С. 5. Определить массу 6. По имеющейся на баллоне надписи установит его объем 7. Измерить температуру воздуха 8. Опыт повторить три раза. 9. Вычислить по формуле (4) плотность воздуха при нормальных условиях 10. Вычислить среднее значение
11. Вычислить абсолютную погрешность отдельного измерения
и среднюю предельную абсолютную погрешность
12. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу 1.
Таблица 3
Контрольные вопросы 1. Что называется плотностью вещества? 2. Что называется массой тела, весом тела? 3. Вывести рабочую формулу (4). 4. В каких единицах измеряется масса газа, плотность газа в системе СИ? 5. Что такое высокий, средний, и низкий вакуум? 6. В чем заключается принцип действия форвакуумного насоса? 7. Какие свойства газов лежат в основе процесса откачки? 8. В каких единицах измеряется давление в системе СИ?
"электричество и магнетизм" ©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|