Xác định tỷ số nhiệt dung phân tử chất khí | Bài thí nghiệm số 3 môn thí nghiệm vật lý 1 Trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP Hồ Chí Minh

Ngày..............tháng..... ........năm.............. ... Phòng thí nghi m
ệ : ........................... Bài thí nghi m ệ s ố 3: XÁC Đ N Ị H TỶ S Ố NHI T Ệ DUNG PHÂN T Ử CH T Ấ KHÍ H ọ và tên SV Nhóm: Nh n ậ xét của GV 1. Trần Minh Ph c- ướ Thứ: 23119098 2. Nguyễn Văn Đ n ị h- Tiết: 23119056 3. A – CÂU H I Ỏ CHU N Ẩ BỊ 1. Đ n ị h nghĩa và vi t ế bi u ể thức c a ủ nhi t ệ dung riêng và nhi t ệ dung phân t . ử Nhi t ệ dung c a ủ ch t ấ khí có ph ụ thu c ộ đi u ề ki n ệ c a
ủ quá trình nung nóng không? Phân bi t ệ nhi t ệ dung phân t ử đ n ẳ g tích Cv và đ n ẳ g áp Cp. Tìm bi u ể th c ứ liên h ệ gi a ữ chúng đ ể ch n ứ g t ỏ Cp> Cv.
- Nhiệt dung là một đại lượng vật lý có thể đo được bằng tỷ lệ nhiệt được thêm vào hoặc
giảm đi của một vật thể với sự thay đổi nhiệt độ.
- Nhiệt dung riêng của một chất là nhiệt lượng cần phải cung cấp cho một đơn vị đo
lường chất đó để nhiệt độ của nó tăng lên một độ trong quá trình truyền nhiệt - Công thức: C= Q/(m)
- Nhiệt dung của chất khí phụ thuộc vào quá trình nung nóng
- Cv là nhiệt dung tính trong quá trình biến đổi mà thể tích của hệ không đổi.
- Cp là nhiệt dung tính trong quá trình biến đổi mà áp suất của hệ không đổi.
- Biểu thức liên hệ chứng tỏ Cp>Cv: Cp - Cv= R
Trong đó: R là hằng số khí lí tưởng ( Jmol-1K-1) 2. Hình n ả h bố trí d n
ụ g cụ thí nghiệm (có th
ể dùng hình vẽ tay ho c ặ in hình ra r i ồ c t ắ dán vào bên d i
ướ , sau đó chú thích tên các chi ti t ế chính)
3. Hãy trình bày sơ lược các bước để lấy số liệu?
- Lấy mức chênh lệch mực nước H = có giá trị cố định. Trong đó y1, y2 là mực nước hai
đầu áp kế chữ U. Giá trị y1 được cho từ giảng viên.
- Tiếp theo ta xác định giá trị y3, y4 như sau:
+ Đóng van thông với khí quyển, mở van quả lê, dùng tay bóp quả lê để nén khí lại, sao
cho mực nước bên trái của áp kế chữ U đến giá trị y1, rồi khóa van bơm lại.
+ Mở van thông với khí quyển để cho áp suất trong bình cân bằng với áp suất trong ngoài,
hay mực nước hai bên ống bằng nhau, rồi nhanh chóng đóng van đó lại.
+ Quá trình giãn nở đoạn nhiệt làm nhiệt độ trong bình giảm đi, cần chờ một vài phút để
khí trong bình cân bằng nhiệt trở lại với môi trường. Trong quá trình này mực nước hay
bên đầu áp kế chữ U đưa đến giá trị ổn định, đó chính là giá trị y3, y4. Sau đó ta tính giá trị=
- Lập lại quy trình trên 10 lần 4. Đ i ạ lượng c n ầ xác đ n
ị h trong bài là gì? Hãy vi t ế công th c ứ và chú thích các đ i ạ l n ượ g có liên quan. Đ i ạ l n ượ g cần xác đ n ị h :
- h : mứ c c h ê n hl ệ c h m ự c n ư ớ c
+h=| y 3− y 4|
- h : t ỉ s ố n h i ệ t dung p h â n t ử c h ấ t k h í H +h= H −h
- γ :t ỉ s ố nh i ệ t dung c ủ a k h ô ng k h í t h eo t h uy ế t đ ộ ng h ọ c p h â n t ử i+2 + γ= i Trong đó: y3,y4 là m c ự n c ướ 2 n ố g sau khi x ả van H là đ ộ chênh l ch ệ c a ủ y1,y2 và i là s ố b c ậ tự do phân t ử ch t ấ khí 5. Tính giá trị lý thuy t ế c a ủ tỷ số nhi t ệ dung phân t ử không khí khô (coi nh ư ch ỉg m ồ các phân t ử oxy O2 và nit ơ N2) theo s ố b c ậ tự do i c a ủ các phân t ử khí. Vì O và N đ u ề là khí l n ưỡ g nguyên tử nên i=5 2 2 i 5
Ta có C = R= R v (1) 2 2 5 5
C =C + R= R+ R= R p v (2) 2 2 C 7 T p
ừ (1) và (2) suy ra γ= = =1.4 C 5 v N u
ế không khí trong bình có đ ộ m ẩ cao ch a ứ nhi u ề h i ơ n c
ướ thì giá tr ịlý thuy t ế c a ủ t ỷ s ố nhi t ệ dung phân tử c a ủ không khí sẽ thay đ i ổ nh ư th ế nào (tăng hay gi m ả so v i ớ không khí khô)? Gi i ả thích t i ạ sao? i+2 Ta có γ = Cp/Cv =
. Từ đó suy ra không khí m ẩ sẽ gi m ả so v i
ớ không khí khô. Vì không khí m ẩ i i+2 6 +2 ch a ứ H2O mà i =6 = = H
1,33<1,4 của không khí khô 2 O nên γ= i 6 B. X Ử LÝ S Ố LI U Ệ - TRÌNH BÀY K T Ế QUẢ 1. M c
ụ đích bài thí nghi m: ệ Xác đ n ị h tỷ s ố nhi t ệ dung phân t ử C /C ủ ấ ằ ươ p v c a ch t khí b ng ph ng pháp Clement-Desormord 2. Bảng s ố li u ệ - Độ chính xác c a ủ th c ướ mm: 1mm - Độ chênh l ch ệ áp su t ấ ban đ u
ầ : H = y1 – y2 = 110 – (-105) = 215mm L n ầ đo y3 (mm) ∆y3 (mm) y4 (mm) ∆y4 (mm) 1 36 -23 2 38 -22 3 40 -26 4 39 -24 5 38 -22 Trung bình 38,2 -23,4 3. Tính giá tr
ị trung bình và các sai s : ố
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................................ 4. Tính giá tr ị trung bình c a ủ t ỷ số nhi t ệ dung phân t ử γ và s ố b c ậ t ự do i
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................................ 5. Tính các sai s ố c a ủ γ , i.
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................................ 6. Vi t ế k t ế qu ả đo γ , i.
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................................ 7. Nh n ậ xét k t ế qu ả đo γ , i.
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................................