Laboratorní cvičení z fyziky Stavová rovnice plynu



Podobné dokumenty
Laboratorní cvičení z fyziky Pohyb tělesa a tření

Laboratorní cvičení z fyziky Stavová rovnice plynu

Laboratorní cvičení z fyziky Matematické kyvadlo

Laboratorní cvičení z fyziky Mechanický oscilátor

REKTIFIKACE DVOUSLOŽKOVÉ SMĚSI, VÝPOČET ÚČINNOSTI

Digitální učební materiál

Laboratorní cvičení z fyziky Mechanický oscilátor

CHEMIE. Pracovní list č.1 - žákovská verze Téma: Stanovení obsahu oxidu uhličitého. Mgr. Lenka Horutová. Student a konkurenceschopnost

Název: Archimedův zákon. Úvod. Cíle. Teoretická příprava (teoretický úvod)

Laboratorní práce č. 2: Určení měrné tepelné kapacity látky

Bílá kniha. Elektrostatický náboj při vážení Inovativní řešení detekce. Shrnutí

FOTOSYNTÉZA CÍL EXPERIMENTU MODULY A SENZORY PŘÍSLUŠENSTVÍ POMŮCKY. Experiment B-10

chemie Chemické hodiny Cíle Zařazení do výuky Podrobnější rozbor cílů Zadání úlohy Časová náročnost Pomůcky Návaznost experimentů

Laboratorní cvičení z fyziky Úvod

Měření kinematické a dynamické viskozity kapalin

ODDĚLOVÁNÍ SLOŽEK SMĚSÍ, PŘÍPRAVA ROZTOKU URČITÉHO SLOŽENÍ

Fyzikální chemie. Magda Škvorová KFCH CN463 tel února 2013

5 Měření absorpce ionizujícího záření v závislosti na tlaku vzduchu

Fyzikální praktikum 1

PRAKTIKUM II. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Název: Elektrická vodivost elektrolytů. stud. skup.

Technická měření v bezpečnostním inženýrství. Měření teploty, měření vlhkosti vzduchu

ZÁVISLOST OSVĚTLENÍ NA VZDÁLENOSTI OD SVĚTELNÉHO ZDROJE

V i s k o z i t a N e w t o n s k ý c h k a p a l i n

FJFI ČVUT V PRAZE. Úloha 8: Závislost odporu termistoru na teplotě

Potenciometrické stanovení disociační konstanty

Stanovení účinnosti spalování biomasy, měření emisí

Změna teploty varu roztoku demonstrační pokus VY_52_Inovace_222 Vzdělávací oblast: Člověk a příroda Vzdělávací obor: Chemie Ročník: 8

STRUKTURA A VLASTNOSTI PLYNŮ POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

pracovní list studenta Struktura a vlastnosti pevných látek Deformační křivka pevných látek, Hookův zákon

Laboratorní cvičení z fyziky Vodorovný vrh

Laboratorní cvičení z fyziky Vodorovný vrh

ÚSTAV KOVOVÝCH MATERIÁLŮ A KOROZNÍHO INŽENÝRSTVÍ. Informace k praktickému cvičení na Stanovišti 3

NEUTRALIZAČNÍ ODMĚRNÁ ANALÝZA (TITRACE)

13/sv. 8 (85/503/EHS) Tato směrnice je určena členským státům.

Složené kmitání. Mechanické kmitání a vlnění

Jednotné pracovní postupy zkoušení krmiv STANOVENÍ OBSAHU VÁPNÍKU, DRASLÍKU, HOŘČÍKU, SODÍKU A FOSFORU METODOU ICP-OES

Molekulová fyzika a termika. Přehled základních pojmů

IDEÁLNÍ PLYN 11. IDEÁLNÍ A REÁLNÝ PLYN, STAVOVÁ ROVNICE

E1 - Měření koncentrace kyslíku magnetickým analyzátorem

LABORATOŘ ANALÝZY POTRAVIN A PŘÍRODNÍCH PRODUKTŮ

Matematika Vzdělávací oblast Matematika a její aplikace

TLAK PLYNU V UZAVŘENÉ NÁDOBĚ

Základní charakteristika výzkumné činnosti Ústavu fyzikální chemie

pracovní list studenta

Stanovení texturních vlastností fyzisorpcí dusíku

III. STRUKTURA A VLASTNOSTI PLYNŮ

3. STANOVENÍ RYCHLOSTI PROPUSTNOSTI PRO PLYNY U PLASTOVÝCH FÓLIÍ

3 - Hmotnostní bilance filtrace a výpočet konstant filtrační rovnice

M ě r n á t e p e l n á k a p a c i t a p e v n ý c h l á t e k

Fyzikální praktikum 1

pv = nrt. Lord Celsius udržoval konstantní tlak plynu v uzavřené soustavě. Potom můžeme napsat T, tedy V = C(t t0) = Ct Ct0, (1)

Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze

Praktikum I Mechanika a molekulová fyzika

Měření povrchového napětí kapaliny metodou maximální kapky

Praktikum III - Optika

Matematika a geometrie

Termistor. Teorie: Termistor je polovodičová součástka, jejíž odpor závisí na teplotě přibližně podle vzorce

STANOVENÍ SPALNÉHO TEPLA A VÝPOČET VÝHŘEVNOSTI PALIVA

SKUPINOVÁ ANALÝZA MOTOROVÝCH NAFT

Bezkontaktní měření vzdálenosti optickými sondami MICRO-EPSILON

Zadání příkladů řešených na výpočetních cvičeních z Fyzikální chemie I, obor CHTP. Termodynamika. Příklad 10

Cvičení z termomechaniky Cvičení 2. Stanovte objem nádoby, ve které je uzavřený dusík o hmotnosti 20 [kg], teplotě 15 [ C] a tlaku 10 [MPa].

REAKCE V ORGANICKÉ CHEMII A BIOCHEMII

ZKUŠEBNÍ PROTOKOLY. B1M15PPE / část elektrické stroje cvičení 1

PRAKTIKUM I. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. úloha č. 11 Název: Dynamická zkouška deformace látek v tlaku

Sešit pro laboratorní práci z chemie

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Název: Měření indexu lomu Jaminovým interferometrem

PÍSEMNÁ ZPRÁVA ZADAVATELE

Název: Pozorování a měření emisních spekter různých zdrojů

"Rozvoj vědy a pokrok poznání se stávají stále obtížnější. Na experimentování již nestačí zápalky a sláma." Richard Philips Feynman

PROTOKOL O PROVEDENÍ LABORATORNÍ PRÁCE

ELEKTROCHEMIE

Návod k laboratornímu cvičení. Vodík a kyslík

plynu, Měření Poissonovy konstanty vzduchu

Základní škola Moravský Beroun, okres Olomouc

Fyzikální praktikum I

pracovní list studenta Struktura a vlastnosti plynů Stavová rovnice ideálního plynu Vojtěch Beneš

Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK

Fyzikální učebna vybavená audiovizuální technikou, interaktivní tabule, fyzikální pomůcky

Vyzařování černého tělesa, termoelektrický jev, závislost odporu na teplotě.

Stavové chování kapalin a plynů II. 12. března 2010

Termodynamická soustava Vnitřní energie a její změna První termodynamický zákon Řešení úloh Prof. RNDr. Emanuel Svoboda, CSc.

P ř e d m ě t : M A T E M A T I K A

PRAKTIKUM I. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Název: Studium harmonických kmitů mechanického oscilátoru

Charlesův zákon (pt závislost)

Úvodní opakování, kladná a záporná čísla, dělitelnost, osová a středová souměrnost

Název školy: Gymnázium Jana Nerudy, škola hl. města Prahy

Pokusy na Malé Hraštici tentokrát s teplem

A B C D E F 1 Vzdělávací oblast: Matematika a její aplikace 2 Vzdělávací obor: Matematika 3 Ročník: 7. 4 Klíčové kompetence. Opakování 6.

TALNET seminář TMF Daniel Mazur, KFPP MFF UK

Laboratorní práce č. 4: Srovnání osvětlení a svítivosti žárovky a úsporné zářivky

Cvičení z termomechaniky Cvičení 3.

Laboratorní práce č. 1: Přibližné určení průměru molekuly kyseliny olejové

ÚSTAV ORGANICKÉ TECHNOLOGIE

chemie chemické reakce Cíle Podrobnější rozbor cílů Zařazení do výuky Časová náročnost Zadání úlohy Návaznost experimentů Mezipředmětové vztahy

Projekt z volitelné fyziky Výtok kapaliny otvorem ve stěně

Základní škola Fr. Kupky, ul. Fr. Kupky 350, Dobruška 5.2 MATEMATIKA A JEJÍ APLIKACE MATEMATIKA A JEJÍ APLIKACE Matematika 6.

Cvičení z termomechaniky Cvičení 7.

Práce tepelného stroje

Úloha č. 2 : Nivelace laserovým rozmítacím přístrojem a optickým nivelačním přístrojem

Transkript:

Autor: Mgr. Ivana Stefanová Jméno souboru: StavRovnice Poslední úprava: 8. května 2016

Obsah Pracovní úkoly...1 Teorie...1 Protokol o měření...2 Pracovní postup...2 Izotermický děj...2 Izochorický děj...2 Izobarický děj...2 Upozornění...3 Soupiska pomůcek a materiálu...3

Úkolem laboratorního cvičení je studium plynu a ověření platnosti stavové rovnice v okolí běžných vnějších podmínek (tj. tlaku blízko atmosférického a snadno dostupných teplotách). Pracovní úkoly 1. Připravte si pracoviště a měřicí aparaturu dle pokynů vyučujícího. 2. Proveďte pro vzduch měření izotermického, izochorického a izobarického děje. Každý pokus probíhá na samostatném pracovišti, postupně se na nich vystřídejte. 3. Z naměřených dat (zejména pak z grafů) posuďte, nakolik se výsledky shodují s teoretickou předpovědí. 4. U izotermického děje spočtěte látkové množství plynu při pokusu. Z přímky proložené grafem u izochorického děje vypočtěte teplotu, při níž by tlak plynu dosáhl nulové hodnoty. Čím je takto určená teplota významná a jakou hodnotu bychom měli obdržet v ideálním případě? Teorie Ideální plyn v termodynamické rovnováze (a v oboru našeho měření totéž předpokládáme i pro použitý reálný plyn okolní vzduch) se řídí stavovou rovnicí ve tvaru pv =nrt, kde p je tlak plynu v uzavřené nádobě, V je objem tohoto uzavřeného prostoru, n je látkové množství (tj. z kolika částic vyjádřeno v molech se plyn skládá), R je univerzální plynová konstanta a T termodynamická teplota plynu (měřená v Kelvinech). V některých případech vyjádříme objem jako součet pevné části (zásobník) a proměnné části (pohybující se píst) V=V 0 +V 1. Při izotermickém ději je konstantní teplota plynu (pokus probíhá pomalu, takže díky probíhající tepelné výměně se teplota vyrovná s okolím), při změně objemu dochází ke změně tlaku. Stavovou rovnici upravíme do tvaru V 1 =nrt. 1 p V 0. Pokud do grafu vynášíme na vodorovnou osu převrácenou hodnotu tlaku a na svislou osu změnu objemu (tj. objem vzduchu v pístu), měli bychom obdržet lineární závislost V 1 =m.(1/p)+b, kde pro směrnici m platí m=nrt a úsek b odpovídá záporně vzatému objemu V 0. Izochorický děj probíhá při konstantním objemu, nárůst teploty plynu se projevuje nárůstem tlaku, takže v p-t diagramu (závislosti tlaku na teplotě) bychom měli vidět lineární závislost p=m.t +b se směrnicí m= nr V, úsek b by měl být ideálně nulový. 1

Pokud podmínkami pokusu zajistíme, že tlak plynu je konstantní, jedná se o izobarický děj. Při nárůstu teploty dochází ke zvětšování objemu plynu. Pokud působí píst proti vnější síle, plyn koná mechanickou práci. Stavovou rovnici pro tento případ můžeme upravit do tvaru V 1 = nr p. T V 0, takže závislost přírůstku objemu na teplotě by měla být lineární. Stavovou rovnici ideálního plynu popisuje Svoboda v Přehledu středoškolské fyziky (kapitola 3 Molekulová fyzika a termika, str. 150 a následující) nebo učebnice Fyzika pro gymnázia, díl Molekulová fyzika a termika autorů Bartuška, Svoboda (kapitola 3 Struktura a vlastnosti plynného skupenství látek, stavová rovnice je popsána v oddíle 3.6 na str. 81 až 83, následuje rozbor jednotlivých dějů). Protokol o měření Skupina odevzdá jako výsledek své práce protokol o měření, může být zpracován (i odevzdán) elektronicky nebo ručně, volba je jenom na vás. U dokumentu nebude hodnocena jeho délka, ale správnost, jasnost a fyzikální argumentace. Protokol z tohoto cvičení by měl obsahovat: graf 1 naměřené závislosti přírůstku objemu na převrácené hodnotě tlaku plynu při izotermickém ději a vypočtenou hodnotu látkového množství plynu během pokusu (pozor na použití správných jednotek a jejich převody!) včetně chyby, graf závislosti tlaku plynu na termodynamické teplotě při izochorickém ději, dále odhad teploty (v tomto případě nemusíte uvádět chybu výpočtu) při které by tlak plynu dosáhl nulové hodnoty a diskusi této hodnoty (viz pracovní úkoly výše), graf závislosti přírůstku objemu v závislosti na termodynamické teplotě při izobarickém ději, závěr obsahující celkové shrnutí získaných výsledků, porovnání s očekáváním, možné příčiny odchylek od teorie atp. Pracovní postup Izotermický děj Měření se provádí v programu Pasco Capstone, obvyklým způsobem si otevřete připravený soubor izotermický_děj.cap. Izochorický děj Pro měření a zpracování použijte soubor izochorický_děj.cap. Izobarický děj Pokus při konstantním tlaku provádějte pomocí souboru izobarický_děj.cap 1 Vzhledem k rozsahu naměřených dat a jejich zpracování počítačem není nutné přikládat tabulku naměřených hodnot v tomto ani dalších případech. 2

Upozornění Žáci jsou povinni dodržovat veškerá bezpečnostní pravidla, se kterými byli seznámeni v úvodní hodině. Při práci dbají pokynů vyučujícího a chovají se tak, aby zabránili jakékoliv újmě na zdraví i na svěřeném materiálu. Zvýšenou pozornost věnujte manipulaci s horkou vodou a vyvarujte se popálení horkým vařičem! Uvědomte si prosím, že zvláště počítače a elektronická zařízení jsou z hlediska rozpočtu školy poměrně nákladné položky, které by měly sloužit jako učební pomůcky i pro vaše spolužáky a následovníky. Soupiska pomůcek a materiálu Všechna pracoviště: počítač (netbook) s programem Capstone, napájecí adaptér, rozhraní PowerLink PS-2001, napájecí adaptér, USB kabel, teplotní snímač PS-2125 s kovovou sondou. Pracoviště pro izotermický děj: skleněná baňka s pryžovým uzávěrem a propojovacími trubičkami, vyplachovací stříkačka 150 ml, barometrický snímač PS-2113A. Pracoviště pro izochorický děj: velký kalorimetr velký použitý jako uzavřený výměník ve vodní lázni, malý elektrický regulovatelný vařič, snímač absolutního tlaku vzduchu PS-2107. Pracoviště pro izobarický děj: kalorimetr velký jako uzavřený výměník ve vodní lázni, malý elektrický regulovatelný vařič, tepelný stroj TD-8572, přípravek pro uzavření jednoho vývodu, ultrazvukový snímač polohy PS-2103A, stojan pro fyzikální pokusy, truhlářská svěrka na upevnění, vhodná zátěž (např. dřevěný hranol). 3