Отримання знань
дистанційна підтримка освіти школярів
Визначення середньої швидкості теплового руху молекул повітря.
Обладнання:
1)барометр;
2)склянка колба в чохлі;
3)терези з важками;
4)мензурка;
5)насос Комовського;
6)зажин;
7)посудина з водою.
Теоретичні відомості
Середня квадратична швидкість молекули газу визначається виразом:
Де R - універсальна газова постійна. Т - абсолютна температура µ - молярна маса газу.
Покажемо, що середню квадратичну швидкість молекул газу можна визначити, не знаючи його молярної маси і не вимірюючи температури Т. Для цього, використовуючи рівняння Менделєєва - Клапейрона, знайдемо вираз універсальної газової постійної через параметри газу:
Підставимо отриманий вираз в формулу середньої квадратичної швидкості отримаємо:
Де M - маса газу , p і V - його об'єм і тиск.
Ми отримали, що для визначення середньої квадратичної швидкості молекул газу достатньо знати масу газу m, що займає об'єм V і його тиск р . Всі ці три параметри можуть бути виміряні за допомогою простих приладів.
Якщо, спочатку зваживши кулю з повітрям, відкачати з нього більшу частину повітря і зважити його вдруге , то можна визначити масу від качаного повітря. Долю об'єму V, яке займало від качане повітря, можна визначити, надати можливість воді зайняти цей об'єм. Виміряти об'єм води, що дорівнює об'єму від качаного з кулі повітря V неважко.
Підставивши знайдені значення тиску p , об'єму V і маси m, в формулу ,можна вирахувати середню квадратичну швидкість руху молекул повітря 
.
Хід роботи
- Визначте тиск повітря р по показникам барометра в фізичному кабінеті. Виразіть його в одиницях CI.
- Визначте за допомогою технічних терезів масу m1 колби, яка заповнена повітрям при атмосферному тиску.
- Відкачайте з кулі повітря, перекрийте за допомогою зажину доступ повітря
в кулю . Визначити масу m2 після відкачування повітря . - Підрахуйте масу від качаного з колби повітря m=m1-m2. Виразіть її в кілограмах .
- Занурте кінець гумової трубки в воду і відкрийте зажин. Вода заповнить об’єм, який раніше займало від качане повітря . Виміряйте об’єм води, який ввійшов в кулю, за допомогою вимірювального циліндра. Виразіть об’єм в кубічних метрах.
Підставте знайдені значення величин p, m і V в формулу і визначте середню квадратичну швидкість руху молекул повітря
Звітна таблиця
Тиск повітря, p Па | Маса колби з повітрям, M1 кг | Маса колби після відкачування, m2 кг | Маса викачаного повітря, m кг | Об’єм повітря, V м3 | Середня квадратична швидкість, v м/с |
Контрольні питання
- Які погрішності ми допускаємо , переходячи від ідеалізованої схеми досліду до реального експерименту ?
- Однакові чи різні середні квадратичні швидкості руху молекул різних газів, що знаходяться в сосуді ?
- Які джерела помилок при вимірюванні середньої квадратичної швидкості молекул повітря описаним методом ?