Zadanie Zadanie 8.1.4: Przemiana izobaryczna azotu i weryfikacja prawa Gay-Lussaca

Punkty: 4 pkt
Dział: Termodynamika · Badanie przemian gazu
Trudność: Poziom trudności: średnie

Badanie zależności objętości od temperatury azotu pod stałym ciśnieniem, weryfikacja prawa Gay-Lussaca i wyznaczenie masy gazu z równania Clapeyrona.

Treść zadania

W cylindrze laboratoryjnym zamkniętym lekkim, szczelnym i swobodnie przesuwającym się tłokiem znajduje się próbka azotu (

N_2

) o masie molowej

\mu = 28\,\text{g/mol}

. Gaz poddano powolnemu ogrzewaniu pod stałym ciśnieniem atmosferycznym

p = 1013\,\text{hPa}

. Podczas przemiany izobarycznej rejestrowano temperaturę bezwzględną gazu

T

oraz zajmowaną przez niego objętość

V

. Wyniki kolejnych pomiarów: - Pomiar 1:

T_1 = 293\,\text{K}

;

V_1 = 0,50\,\text{dm}^3

- Pomiar 2:

T_2 = 329\,\text{K}

;

V_2 = 0,56\,\text{dm}^3

- Pomiar 3:

T_3 = 383\,\text{K}

;

V_3 = 0,65\,\text{dm}^3

- Pomiar 4:

T_4 = 437\,\text{K}

;

V_4 = 0,74\,\text{dm}^3

- Pomiar 5:

T_5 = 473\,\text{K}

;

V_5 = 0,80\,\text{dm}^3

W obliczeniach przyjmij uniwersalną stałą gazową

R = 8,31\,\text{J/(mol}\cdot\text{K)}

. Polecenia: a) Oblicz iloraz

V/T

dla każdego punktu pomiarowego i na tej podstawie wykaż, że wyniki potwierdzają spełnienie prawa Gay-Lussaca dla gazu doskonałego. b) Korzystając z równania Clapeyrona, oblicz masę azotu

m

znajdującego się w cylindrze.

Odpowiedź

V/T

wynosi w przybliżeniu

1{,}71;1{,}70;1{,}70;1{,}69;1{,}69\times10^{-3}\,\text{dm}^3/\text{K}

; jest prawie stały. b)

m\approx0{,}58\,\text{g}