空气密度与气体普适常数的测量

合集下载

空气密度与气体普适常数的测量

空气密度与气体普适常数的测量

空气密度与气体普适常数的测量空气密度与气体普适常数的测量[实验目的]⒈ 学习真空泵的工作原理,用抽真空法测量环境空气的密度,并换算成干燥空气在标准状态下(0℃、1标准大气压)的数值,与标准状态下的理论值比较。

⒉ 从理想气体状态方程出发,推导出变压强下气体普适常数的表达式,利用逐次降压的方法测出气体压强i p 与总质量im 的关系并作图,由直线拟合求得气体普适常数R ,与理论值比较。

[实验原理]⒈真空气压低于一个大气压)10(5Pa 约的空间,统称为真空。

其中,按气压的高低,通常又可分为粗真空)10~10(35Pa 、低真空)10~10(-13Pa 、高真空)10~10(-61Pa -、超高真空)10~10(-126Pa -和极高真空)10(-12Pa 低于五部分。

其中在物理实验和研究工作中经常用到的是低真空、高真空和超高真空三部分。

用以获得真空的装置总称真空系统。

获得低真空的常用设备是机械泵;用以测量低真空的常用器件是热偶规、真空表等。

⒉真空表大气压:地球表面上的空气柱因重力而产生的压力。

它和所处的海拔高度、纬度及气象状况有关。

差压(压差):两个压力之间的相对差值。

绝对压力:介质(液体、气体或蒸汽)所处空间的所有压力。

负压(真空表压力):如果绝对压力和大气压的差值是一个负值,那么这个负值就是负压力,即负压力=绝对压力-大气压<0。

⒊旋片式机械泵工作原理旋片式真空泵主要部件为圆筒形定子、偏心转子和旋片12图2 旋片式真空泵结构图图中:1.滤网 2.挡油板 3.真空泵泵油 4.旋片 5.旋片弹簧6.空腔7.转子8.油箱9.排气阀门 10.弹簧板图3 旋片式真空泵工作原理BC ((b (c) (d)3偏心转子绕自己中心轴逆时针转动,转动中定子、转子在B 处保持接触、旋片靠弹簧作用始终与定子接触。

两旋片将转子与定子间的空间分隔成两部分。

进气口C 与被抽容器相连通。

出气口装有单向阀。

当转子由图(a)状态转向图(b)状态时,空间S 不断扩大,气体通过进气口被吸入;转子转到图(c)位置,空间S 和进气口隔开;转到图(d)位置以后,气体受到压缩,压强升高,直到冲开出气口的单向阀,把气体排出泵外。

空气_测量实验报告

空气_测量实验报告

一、实验目的1. 了解空气的基本性质,包括密度、比热容、湿度等。

2. 掌握空气测量实验的方法和原理。

3. 提高实验操作技能,培养科学思维和严谨的实验态度。

二、实验原理1. 空气密度:空气密度是单位体积空气的质量,通常用kg/m³表示。

根据理想气体状态方程PV=nRT,空气密度可以表示为ρ=m/V,其中m为空气质量,V为空气体积。

2. 空气比热容:空气比热容是指单位质量空气温度升高1℃所吸收的热量,通常用J/(kg·℃)表示。

根据热力学第一定律,空气比热容可以表示为Cp=Q/(mΔT),其中Q为吸收的热量,m为空气质量,ΔT为温度变化。

3. 空气湿度:空气湿度是指空气中水蒸气含量的多少,通常用相对湿度表示。

相对湿度是指空气中实际水蒸气分压力与饱和水蒸气分压力的比值,用百分比表示。

三、实验仪器与材料1. 实验仪器:温度计、湿度计、气压计、空气密度计、比热容计、量筒、烧杯、电子天平等。

2. 实验材料:空气、蒸馏水、冰块、食盐等。

四、实验步骤1. 空气密度测量:(1)将空气密度计放入量筒中,记录量筒中空气的体积V1。

(2)用电子天平称量空气密度计的质量m1。

(3)将空气密度计放入烧杯中,加入适量的蒸馏水,使空气密度计完全浸入水中。

(4)用电子天平称量烧杯和空气密度计的总质量m2。

(5)根据公式ρ=(m2-m1)/V1计算空气密度。

2. 空气比热容测量:(1)将比热容计放入烧杯中,记录烧杯和比热容计的总质量m1。

(2)用电子天平称量比热容计放入烧杯中后加入冰块和食盐的质量m2。

(3)将烧杯放入温水中,使冰块和食盐融化。

(4)用温度计测量烧杯中水的温度,记录初始温度T1。

(5)将烧杯放入比热容计中,记录比热容计的温度变化。

(6)根据公式Cp=Q/(mΔT)计算空气比热容。

3. 空气湿度测量:(1)将湿度计放入烧杯中,记录湿度计的初始相对湿度。

(2)将烧杯放入温水中,使湿度计中的水蒸气蒸发。

实验X讲义

实验X讲义

空气密度与气体普适常数的测量[实验目的]⒈ 学习真空泵的工作原理,用抽真空法测量环境空气的密度,并换算成干燥空气在标准状态下(0℃、1标准大气压)的数值,与标准状态下的理论值比较。

⒉ 从理想气体状态方程出发,推导出变压强下气体普适常数的表达式,利用逐次降压的方法测出气体压强i p 与总质量i m 的关系并作图,由直线拟合求得气体普适常数R ,与理论值比较。

[实验原理]⒈真空气压低于一个大气压)10(5Pa 约的空间,统称为真空。

其中,按气压的高低,通常又可分为粗真空)10~10(35Pa 、低真空)10~10(-13Pa 、高真空)10~10(-61Pa -、超高真空)10~10(-126Pa -和极高真空)10(-12Pa 低于五部分。

其中在物理实验和研究工作中经常用到的是低真空、高真空和超高真空三部分。

用以获得真空的装置总称真空系统。

获得低真空的常用设备是机械泵;用以测量低真空的常用器件是热偶规、真空表等。

⒉ 真空表大气压:地球表面上的空气柱因重力而产生的压力。

它和所处的海拔高度、纬度及气象状况有关。

差压(压差):两个压力之间的相对差值。

绝对压力:介质(液体、气体或蒸汽)所处空间的所有压力。

负压(真空表压力):如果绝对压力和大气压的差值是一个负值,那么这个负值就是负压力,即负压力=绝对压力-大气压<0。

⒊ 旋片式机械泵工作原理旋片式真空泵主要部件为圆筒形定子、偏心转子和旋片图2 旋片式真空泵结构图图中:1.滤网 2.挡油板 3.真空泵泵油 4.旋片 5.旋片弹簧6.空腔7.转子8.油箱9.排气阀门 10.弹簧板图3 旋片式真空泵工作原理偏心转子绕自己中心轴逆时针转动,转动中定子、转子在B 处保持接触、旋片靠弹簧作用始终与定子接触。

两旋片将转子与定子间的空间分隔成两部分。

进气口C 与被抽容器相连通。

出气口装有单向阀。

当转子由图(a)状态转向图(b)状态时,空间S 不断扩大,气体通过进气口被吸入;转子转到图(c)位置,空间S 和进气口隔开;转到图(d)位BC (a) (b) (c) (d)置以后,气体受到压缩,压强升高,直到冲开出气口的单向阀,把气体排出泵外。

空气密度测量实验报告

空气密度测量实验报告

空气密度测量实验报告空气密度测量实验报告引言:空气密度是指单位体积空气的质量,是一个重要的物理量。

空气密度的测量对于气象、航空航天、环境科学等领域具有重要意义。

本实验旨在通过实际操作,测量空气密度并探讨其影响因素。

实验原理:根据理想气体状态方程,空气的密度可以通过测量气体的质量和体积来计算。

实验中,我们使用了一个气体瓶,通过称量气瓶的质量差和测量气瓶的体积,可以得到空气的质量和体积,从而计算出空气的密度。

实验步骤:1. 准备工作:清洁气体瓶,确保其内部干净无杂质。

2. 称量气体瓶的质量:使用天平准确称量气体瓶的质量,并记录下来。

3. 充气:将气体瓶与气源连接,打开气源开关,使气体充满气体瓶。

4. 关闭气源开关:当气体瓶内压力达到平衡时,关闭气源开关,确保气体不再流入。

5. 冷却气体瓶:将气体瓶放置在冷却器中,使气体冷却到室温。

6. 称量冷却后的气体瓶质量:使用天平准确称量冷却后的气体瓶质量,并记录下来。

7. 计算气体质量:通过气体瓶质量差计算出气体的质量。

8. 测量气体瓶的体积:使用容量瓶等仪器准确测量气体瓶的体积,并记录下来。

9. 计算空气密度:根据实验数据,使用空气质量和体积计算空气密度。

实验结果与讨论:通过多次实验测量,我们得到了一系列的空气密度数据。

在相同的条件下,我们发现空气密度与气体瓶的质量差和体积有关。

当气体瓶的质量差较大,体积较小时,空气密度较大;反之,当气体瓶的质量差较小,体积较大时,空气密度较小。

进一步分析发现,空气密度还受到温度和压力的影响。

在实验中,我们通过冷却气体瓶,使气体冷却到室温,从而减小了温度对空气密度的影响。

而压力的变化对空气密度的影响较小,因为在实验中,我们通过关闭气源开关,使气体瓶内的压力保持稳定。

此外,实验中还存在一些误差来源。

例如,气体瓶内可能存在一些杂质,会对测量结果产生影响。

同时,在测量体积时,由于气体的膨胀和收缩,也会引入一定的误差。

结论:通过本实验,我们成功测量了空气的密度,并探讨了其影响因素。

大气密度计算

大气密度计算

1 实验原理
一定量理想气体的体积、压强和温度的关系,用理想气体状态方程表示为:
PV
M

RT
( 1)
真实气体如空气,在通常情况下(压强不太大,温度不太低)也满足上述状态方程。 实验中以空气作为实验气体(空气主要是氧气与氮气的混合物,氧约占
1 4 ,氮约占 , 5 5
氧的摩尔质量是 32×10-3kg,氮的摩尔质量是 28×10-3kg,可由此求出空气的摩尔质量μ 为 28.8×10-3kg) ,当其充满某一容器(玻璃泡)时,则 P 和 T 可以认为就是当时的大气压强及 室温, 在实验中可从福廷式气压计及温度计上读出。 而本实验的主要内容就是利用精密天平 (阻尼分析天平)分别测出充满空气的玻璃泡的质量 M1 及抽真空后玻璃泡的质量 M0。若 容器的容积(即空气的体积)V 由实验室给出,于是就知道在压强为 P,温度为 T 时的空气 密度
5 总结
从实验结果来看,实验误差普遍偏大。一个可能的原因也许是抽气进行不充分,因为体 积是容器上标定的,数据比较可信,而分析天平的结果也比较可靠。另一个可能的原因是空 气温度及相对湿度读数不准确。 因为实验进行的时间比较长, 所以在实验前及实验后的温度 和相对湿度均发生了变化,而这里所采用的温度及相对湿度均是实验开始时的数据。 总体来说实验时碰到的主要困难来自分析天平的操作, 而其他步骤都比较简单。 因为分 析天平的精度很高,所以调零时碰到的困难也较大。 实验总的原理比较简单,操作也不烦琐,但是涉及了比较多的数据修正,实验的难点主 要也是在数据修正。
0 引言
空气密度是非常重要的物理量,许多精密测量都要考虑空气阻力、浮力的影响,这就 牵涉到空气密度的测量。另外,在质量、压力、流量等的测量中以及在空气成分分析、监测 大气污染时常常要测量空气密度。 本实验通过对一定体积空气的质量称衡, 建立起对空气密 度的感性认识。并通过对空气质量的称衡及气体状态参数 P、V、T 的测定,以及气体状态方 程的运用, 从而求得气体普适恒量 R。 通过实验, 掌握用阻尼分析天平进行正确称衡的方法, 并初步了解低真空的获得及其测量, 学会使用机械泵、 干湿温度计以及福廷式水银气压计等 仪器。 本实验的目的是: 1. 测量空气的密度。 2. 掌握低真空的获得和检测方法。 3. 掌握分析天平、福廷式气压计的正确使用方法。

空气密度测定实验报告

空气密度测定实验报告

空气密度测定实验报告篇一:空气密度的测量实验报告空气密度的测量(实验报告)内容摘要:空气密度是社会和自然科学的一个重要参数,就比如空气对运动物体的阻碍力,所受阻力大小受到各地海拔及空气湿度的影响,总的来说就是因为空气密度不同,所以学会精确测量其大小对于科研及教学尤为重要。

引言:空气密度的测量对于现代教学及科技发展具有重大意义,但研究者甚少,物体受到空气的弹力而产生的.汽车、船舶、铁路机车等在运行时,由于前面的空气被压缩,两侧表面与空气的摩擦,以及尾部后面的空间成为部分真空,这些作用所引起的阻力.在逆风运行时,还要把风力附加在内. 在现实生活中,自由落体也受空气阻力的影响,其速度,接触面积,空气密度等都会影响空气阻力的大小. 在热传学中,对流被分为自然对流与强制对流.例如自然对流热空气上升冷空气下降 .还有在风电场工程建设的过程中,对一个地区风能大小的准确评测至关重要,其中空气密度是准确计算与衡量一个地区风能大小的重要参数之一等等之类的,它影响着我们的生活甚至科学的的发展,所以,对于测量这样的一个参数,是很有必要的.实验仪器:玻璃瓶、金属管、夹子、橡胶管、水槽、量筒、打气筒实验方案拟定:1、选择实验方法(满足精度要球,既可行又经济)ρ=m/Vm=M2-M1(M1:自然状态下瓶子、夹子、导管的总质量;M2:在瓶内充入一定空气后(用打气筒充气)的瓶子、夹子、导管的总质量;V:用排水集气法得到的空气体积)2、选择测量方法 M1、M2的测量使用阻尼式分析天平进行称量 V的测量利用排水集气法测量3、测量仪器的选择(原则-误差均分) 确定误差分配方案按照相等影响原则分配若y=f(x1,x2…xn)[例:g=f(T,l)=4π2(l/T2)]Uc(y)=[(аf/аx1)2Uc2(x1) +…+(аf/аxn)2 Uc2 (xn) ]1/2εr(y)=[(аlnf/аx1)2 Uc2 (x1)+ …+(аlnf/аxn)2 Uc2 (xn) ]1/2 要求[∑(аf/аxi)2 Uc2 (xi) ]1/2]1/2≦Uc(y)(给定的值)[∑(аlnf/аxi)2 Uc2 (xi) ]1/2≦εr(给定的值)则|аf/аxi | Uc(xi) ≦Uc(y)/(n 1/2) |lnf/аxi| Uc(xi) ≦εr /(n 1/2) 根据以上运算推出:|аρ(m,V)/аmi| Uc(mi) ≦Uc(ρ) /(21/2) |аln ρ(m,V)/ аVi| Uc(Vi) ≦εr/(21/2)设m=646.5mg V=500mL(cm3),要求密度ρ的εr≦1%,应用什么器具来测量?∵ρ=m/V∴lnρ=lnm+ln(1/V) 根据误差均分原则|1/m|Uc(m) ≦εr/(21/2)|-1/V|Uc(V)≦εr/(21/2)Uc(m) ≦εrm/(21/2)=(1%*646.5mg)/(21/2)≈4.57mg —1mg分度 Uc(V) ≦εrV/(21/2)=(1%*500cm3) /(21/2)≈3.54cm3—1cm3(1mL)所以选择最小分度为1mg以下的分析天平和最小分度为1mL(1cm3)以下的量筒(集气瓶)分别测m和V4、选择测量条件①尽可能精确称出m的值及量出体积V ②实验过程需小心仔细③尽量排除其它外加因素的影响 5、拟定实验程序先找一个玻璃瓶,在瓶口处用橡胶塞塞紧在塞子中央打一孔,把金属管或玻璃管紧插入孔内(孔小时可将橡胶塞子浸入热水中数分钟后取出趁热将管插入孔中冷却后即紧固),将塞子塞紧,将橡皮导管套在金属管(玻璃管)上。

空气密度

空气密度
测量的物理量及其测量值。 2.已知普适气体常量R(公认值)= 8.31J/mol·K, 1标准大气压=1.013×105Pa,干燥空气在标准状态 时的密度d0(公认值)= 1.293kg/m。 3. 用电子天平和分析天平分别测量的数据结果, 利用公式(2),(3)及(4)算出ρ、ρ0及R,并写出它 们的结果表达式;并与公认值比较算出其相对误差。 4. 比较电子天平和阻尼分析天平测量的数据结果, 进行误差分析。
空气密度和气体 普适恒量的测定
大学物理实验教学中心
空气密度是非常重要的物理量,许 多精密测量都要考虑空气阻力、浮力的影 响,这就牵涉到空气密度的测量。另外, 在质量、压力、流量等的测量中以及在空 气成分分析、监测大气污染时常常要测量 空气密度。
本实验通过对一定体积空气的质量 称衡,建立起对空气密度的感性认识。 并通过对空气质量的称衡及气体状态参 数P、V、T的测定,以及气体状态方程的 运用,从而求得气体普适恒量R。通过实 验,掌握用阻尼分析天平进行正确称衡 的方法,并初步了解低真空的获得及其 测量,学会使用机械泵、干湿温度计以 及福廷式水银气压计等仪器。
结 束!
有不清楚的地方, 欢迎同学们自己重新 播放观看!
实验目的
1. 测量空气的密度。 2.掌握低真空的获得和检测方法。 3.掌握分析天平、福廷式气压计的 正确使用方法。
仪器介绍( 仪器介绍(一)
点击播放
实验用玻璃泡
抽真空系统
仪器介绍( 仪器介绍(二)
点击播放
电子天平
分析天平
仪器介绍( 仪器介绍(三)
点击播放
福廷式水银气压计
干湿温度计
实验内容
1、用机械泵将玻璃泡抽成真空,真空系统如 图所示。操作步骤见仪器介绍。

大学物理演示实验:测量热力学普适气体常量

大学物理演示实验:测量热力学普适气体常量

物理演示实验报告物理演示实验自主设计方案图1图2一、演示物理原理简介(可以配图说明)本物理演示实验根据热力学理想气体物态方程以及力学基本原理测量普适气体常量R 。

本实验材料包括具有刻度线的活塞式气缸(玻璃制品),装有足量水的较大容器,刻度尺,温度计,酒精灯。

热力学理想气体物态方程的公式为RT pV ν=(1)其中,p 为一定量气体的压强(单位:Pa ),V 为一定量气体的体积(单位:m 3),ν为一定量气体的物质的量(单位:mol ),R 为普适气体常量(单位:J/mol · K ),T 为一定量气体的热力学温度(单位:K )。

将(1)式进行整理,可得TpVR ν=(2) 即我们只需测量出压强p ,体积V ,物质的量ν,热力学温度T 就可求出普适气体常量R 。

下面我们来设计实验测量上述四个参数的值。

我们采用具有刻度线的活塞式气缸(玻璃制品)作为气体器皿,向其中充入一定量的空气作为实验气体,活塞式气缸如图1所示。

另外,我们采用装有足量水的较大容器(具有刻度线的活塞式气缸能放入其中并气体部分没入)和酒精灯作为温度发生器,采用水浴加热。

这样一来,气体温度可以改变,我们用温度计测量气缸内气体的温度,整套实验装置如图2所示。

下面我们来具体测量四个参数的值。

测量压强p 的方法如下。

由于气缸具有活塞,活塞可以在某一方向进行平动。

这样就导致气缸内的气体压强与与外界大气压相等,均为标准大气压强1.013×105Pa 。

图3图4 图5 二、方案实施详细技术路线(要求有配图或者照片)实验步骤1.检查装置气密性并充入空气首先检查装置气密性。

保证活塞与气缸底部留有一定空间,将气缸活塞向气缸内部推动,直到推不动为止,放开双手,活塞会向反方向滑动;再将活塞向气缸外部拉动,直到拉不动为止(不要拉出来),放开双手,活塞会向反方向滑动(如图3)。

上述两种现象同时发生,则证明气密性良好,同时活塞滑动停止的位置即为平衡位置。

普适气体恒量的测定

普适气体恒量的测定

普适气体恒量的测定这里介绍两种测定方法,实验者可以根据具体条件加以选择。

(一)用一定质量的空气测p 、T 、p 法[设计思想]因为克拉珀龙方程在温度不太低、压强不太大的条件下,对一切气体都适用。

因此,可以采用 混合气体——空气作为实验中的理想气体来测定普适气体恒量。

将密度 VM =ρ 代入克拉珀龙方程,则有 因此,只要测出p 、T 、μ、ρ、即可求得普适气体恒量R 值。

实验所用仪器简单,取材、操作比较方便,一般情况下实验相对误差小于10%。

[实验器材]U 形气压计,锥形烧瓶,温度计,打气筒,福廷式气压计(公用),玻璃三通管,铁架台及烧瓶夹,胶管。

[实验方法]实验可采用图3-81所示装置。

实验时,首先用打气筒向容器打入空气。

从U 形压强计读出瓶内空气压强p ,由温度计读出实验室室温t ,求得T 。

然后由公式求出此时容器中空气密度ρ。

把p 、T 、ρ、μ代入公式即可求得R 值。

改变烧瓶中气体的压强P 和气体密度ρ值,重复前面的步骤,再求得R 值。

把二次R 值的平均值R 作为实验值。

[实验结果示例]室温:16℃当天大气压强: p o =759毫米汞柱 图3-81标准状态下的空气密度:p=1239克/米3空气μ值:29.34克/摩尔R=8.418≈8.42(J /mol. K)(二)电解水法[设计思想]根据克拉珀龙方程,用直接测出在某一状态下气体质量的方法进行实验,测 定R 值,在目前中学条件下是有一定困难的。

而如果采用电解水的方法,就能够 在封闭的集气管里获得一定质量的氧气和氢气,它们的质量可以由法拉第电解第 一定律和第二定律计算得出,即 Q n A F m Q n A F m H H H ⋅⋅=⋅⋅=00011 (1) 式中F 为法拉第常数。

A ´/n 为氢(或氧)的化学当量。

Q 为电解时通过电解液 的电量。

测出电解时电路中的电流强度I 及电解时间t ,则Q=It (2)代入克拉珀龙方程可求得用常规方法测量出电解后从电极上析出的氢气(或氧气)的状态参量p 、V 、T ,即可求出R 。

气体的密度实验测量气体的密度

气体的密度实验测量气体的密度

气体的密度实验测量气体的密度气体是一种无形的物质,它在我们的生活中无处不在。

然而,对于气体的性质和特点,我们常常知之甚少。

那么,在没有仪器的帮助下,我们如何测量气体的密度呢?下面我将通过实验,简单介绍一种测量气体密度的方法。

实验中,我们将使用一个简单的装置来测量气体的密度。

首先,我们需要一根玻璃管,一张纸卷,一只空瓶和一些水。

接下来,我们可以按照以下步骤进行实验:第一步,将玻璃管倒立放入瓶中,确保管子的一端完全浸入水中。

然后,将纸卷一直卷到合适的大小,使其能够插入玻璃管中。

第二步,将纸卷插入玻璃管中,确保纸的一端与管的底部相连。

然后,将纸卷轻轻拿出,注意不要碰到水。

第三步,将瓶子底部加热,使得瓶内的空气温度升高。

此时,观察玻璃管中的水平面,并记录下来。

第四步,等待瓶子冷却下来后,再次观察玻璃管中的水平面,并记录下来。

根据实验结果,我们可以发现,当瓶子加热时,水平面会上升,而当瓶子冷却时,水平面会下降。

那么,这个现象背后到底隐藏了怎样的科学原理呢?实际上,根据物理学原理,气体的密度与温度是密切相关的。

当气体的温度升高时,其分子运动增强,分子之间的距离变大,从而导致气体的密度降低。

反之,当气体的温度降低时,分子之间的距离变小,使得气体的密度增加。

在我们的实验中,当瓶子加热时,瓶内的空气温度也随之升高。

因此,瓶内的空气密度相对较低,水平面会上升。

而当瓶子冷却下来时,瓶内的空气温度降低,导致空气密度增加,水平面随之下降。

通过这个实验,我们可以利用气体的密度变化来间接测量它的数值。

根据实验中记录下来的水平面变化,我们可以得到一个随温度变化的曲线。

通过分析这条曲线,我们可以计算出气体的密度。

当然,这只是一个简单的实验方法,实际应用中还需要结合更多的因素来进行精确测量。

总结一下,气体的密度是一个重要的物理性质,对于研究气体的性质和特点至关重要。

通过本文所介绍的实验方法,我们可以简单地测量气体的密度。

当然,科学研究中还有更多更精确的测量方法,但本实验为我们提供了一种基本的了解和认识。

空气密度测定实验报告

空气密度测定实验报告

空气密度测定实验报告目录1. 实验目的 (2)1.1 了解空气密度的概念 (2)1.2 掌握空气密度测量的方法 (3)1.3 验证空气密度的理论值与实际值 (3)2. 实验原理 (4)2.1 空气密度的计算公式 (5)2.2 大气压力的影响 (6)2.3 温度和湿度的影响 (7)3. 实验仪器设备 (8)3.1 恒温恒湿箱 (9)3.2 真空计 (9)3.3 温度计 (10)3.4 湿度计 (11)3.6 压力传感器 (13)4. 实验步骤 (14)4.1 实验准备 (16)4.1.1 仪器设备的检查与校准 (16)4.1.2 环境条件的准备 (17)4.2 空气密度的测量 (18)4.2.1 测量大气压力 (20)4.2.2 测量温度和湿度 (20)4.2.3 计算空气密度 (22)4.3 数据记录与数据分析 (22)4.3.1 数据记录要求 (24)4.3.2 数据分析方法 (24)5. 实验数据 (25)6. 结果与讨论 (26)7.1 实验测定的空气密度结果 (28)7.2 对实验结果的解释 (29)7.3 对空气密度测量方法的建议 (30)1. 实验目的该实验旨在精确测定特定环境下空气的密度,这对于了解大气状态、评估空气质量和校准气压相关仪器具有重要意义。

实验的具体目标包括:通过实验,熟悉和掌握空气密度的测量方法,包括使用密度计、比重瓶或其他相关设备。

确定实验过程中可能影响空气密度测量的因素,如温度、压力的微小变化,以便更好地控制实验条件。

实验结果将用于研究空气成分、温度波动对密度的影响,进而为相关领域提供科学数据支持。

1.1 了解空气密度的概念空气密度是指单位体积的空气所具有的质量,通常以千克立方米(kgm)作为单位进行表示。

它是大气物理学中的一个重要参数,对气候、气象、航空航天等领域都有着重要的影响。

在日常生活中,空气密度虽然不像其他物质那样明显影响我们的日常生活,但在某些特定情境下,如飞机起飞、气球升空等,空气密度的作用不可忽视。

空气密度与气体普适常数的测量实验报告

空气密度与气体普适常数的测量实验报告

空气密度与气体普适常数的测量实验报告
实验目的:通过测量气体在不同压力和温度下的体积,计算出空气密度和气体普适常数,并验证理论公式的正确性。

实验原理:根据理想气体状态方程PV=nRT,其中P为气体压强,V为气体体积,n为气体摩尔数,R为气体普适气体常数,T为气体温度。

在一定条件下,可以根据测量P、V、T三个参数来求解n和R。

空气密度可以由空气质量和体积计算得出。

实验步骤:
1.在实验室里准备好实验器材:气压计、温度计、容器等。

2.将气压计连接到容器之上,调整其高度,使其中的压强与环境的压强相等。

3.打开气体阀门,将气体充入容器内,直至压强达到预定值。

4.记录此时的压强、温度和容器体积,每次记录三次取平均值。

5.重复以上步骤,改变气体的压强和温度,取得一系列数据。

6.根据测量结果计算出空气密度和气体普适常数,与理论值进行比较。

实验结果:
在实验过程中,我们测量了不同温度和压强下的空气体积,计算出了空气密度和气体普适常数。

经过对比,实验结果与理论值较为接近,误差在可接受范围内。

证明了理论公式的正确性。

实验结论:
通过本次实验,我们成功地测量了空气密度和气体普适常数,并验证了理论公式的正确性。

实验结果表明,空气密度和气体普适常数随着温度和压强的变化而变化,而理论公式能够准确地描述这种变化规律。

实验结果对于进一步研究气体状态方程和气体特性具有重要的意义。

空气密度测量实验技术的使用要点解析

空气密度测量实验技术的使用要点解析

空气密度测量实验技术的使用要点解析引言:在科学研究和实验室实践中,准确测量物质的密度对于了解物质性质以及实验结果的可靠性至关重要。

而针对空气这样一种常见而又关键的物质,如何进行准确的密度测量成为科研人员和实验室技术人员需要解决的问题。

本文将探讨空气密度测量的实验技术使用要点及相关注意事项。

一、测量设备的选择在进行空气密度测量实验时,合适的设备选择是关键。

常见的测量设备包括气体密度计、比重计和质谱仪等。

根据实验需要和目的,选择合适的设备能够提高实验数据的准确性和可靠性。

二、测量方法的选择不同的实验目的可能需要采用不同的测量方法。

常见的空气密度测量方法有浮力法、测量质谱仪间隔时间和体积法等。

在实验前需明确测量的目的和要求,选择适合的测量方法,以确保实验结果的准确性。

三、实验环境的控制实验环境的控制对于空气密度测量实验的精确性和可重复性至关重要。

实验室的温度、湿度、大气压等因素会影响空气的密度,因此,需要事先对实验环境进行标定和调整。

确保实验室环境稳定,并严格控制环境因素的变化,能够减小实验误差,提高测量精度。

四、样品的准备在进行空气密度测量实验之前,样品的准备也是一个重要的环节。

样品必须符合一定的要求,例如纯度高、杂质少,以及形状统一等。

同时,对样品的密度测量前后需要进行校准和标定,以确保实验结果的准确性和可靠性。

五、数据处理与分析在完成实验过程后,对实验数据进行合理的处理和分析也是必不可少的步骤。

根据实验目的和测量方法,对数据进行适当的处理,例如平均值计算、误差分析等。

在数据处理和分析过程中,需要注意排除异常值和误差点,确保实验结果的准确性和可靠性。

六、结果的解释和应用实验结果的解释和应用是空气密度测量实验的最终目的。

根据实验结果,结合相关理论和背景知识,对实验结果进行解释和分析。

这可以帮助我们进一步深入了解空气性质和特性,并为相关领域的研究和应用提供有效的数据支持。

结论:空气密度测量实验是科研人员和实验室技术人员常见的实验之一。

谈谈科学中测量关于空气密度的方法

谈谈科学中测量关于空气密度的方法

谈谈科学中测量关于空气密度的方法空气,是构成地球周围大气的气体。

无色,无味,主要成分是氮气和氧气,还有极少量的氡、氦、氖、氩、氪、氙等稀有气体和水蒸气、二氧化碳和尘埃等。

常温下的空气是无色无味的气体,液态空气则是一种易流动的浅黄色液体。

一般当空气被液化时二氧化碳已经清除掉,因而液态空气的组成是20.95%氧,78.12%氮和0.93%氩,其它组分含量甚微,可以略而不计。

我们通常所指的大气,是包围在地球周围的整个空气层,它除了含有氮气、氧气及二氧化碳等多种气体外,还含有水汽和尘埃. 由此可见,空气是混合物,混合物的密度应该指平均密度.在初中物理中,关于固体、液体密度的测量可谓方法多多.但是关于气体密度的测量方法并没有提及一般地,要测定一个物体的密度,都是通过测量物体的质量和体积,然后直接利用密度公式:密度=质量/体积,即ρ=mV来计算的.空气也是有质量、体积和密度的,要测出空气的密度,就要测出一定体积的空气的质量,但是空气在大气中所受的浮力和重力相等,所以在大气中空气的质量或重力一般不能直接测量,空气的体积也难以测量. 另外,气体的热胀冷缩是最明显的,气体也很容易被压缩. 因而气体的密度受温度和压强影响最大,因此在说气体密度时,必须指明条件(温度与压强).那么,在普通的实验室可以怎样粗略测量常温下空气的密度呢?方法一:【实验器材】天平、已知容积的瓶子、抽气泵.【实验步骤】1. 用一个定容瓶,将定容瓶抽真空(瓶内压强低于1mmH),称得质量为m1;2. 再将待测空气放人,称得质量为m2.3. 二者之差m=m1-m2,就是瓶中空气的质量. 则空气密度为p= ( m1-m2 )/V .【实验分析】由于空气密度很小,这样测量的m2,与理想空瓶质量m1相差极小,会造成计算误差很大,所以天平的精度一定要高,要达到毫克.方法二:【实验器材】天平、瓶子、量筒、水.【实验步骤】1. 将空瓶放到天平上称出质量m1;2. 将空瓶装满水称出质量m2;3. 将水倒人量筒中,测出水的体积V;4. 计算:设瓶子的质量为m0,则m=m0+m水=m0+ρ水V,则有m0=m2一ρ水V.又m1= m0+m空,则空气的质量m空=m1+m0=m1+ρ水V一m2,空气的体积也是水的体积V,则空气的密度ρ空=( m1+ρ水V一m2)/V.【实验分析】尽可能使用4℃时候的水.方法三:思路:分别测出空气的质量和体积然后运用密度公式计算求得.(1)测空气质量:我们向球内充满空气,使球内空气密度比外界空气密度大,再放出一定质量的空气.称出放气前后球的质量差,就是放出的空气的质量.(2)测空气体积:用排水法收集放出的空气,就可以测出放出的空气的体积.【实验器材】天平、足球、导管、量筒、水、打气筒.【实验步骤】1. 用调节好的天平测出充满气的足球的质量m1;2. 用排水法通过导管把空气从足球里放人充满水的量筒中,直到量筒内外液面相平,测出收集到的空气体积V;3. 测出现在足球的质量m2;4. 计算空气的密度为p= ( m1-m2 )/V .【实验分析】(1)测量的结果可能比书上的1.29kg/m3要小一些,因为我们做实验时往往是室温(20℃左右),而书上记录的是空气温度为0℃时的密度.(2)测量足球的质量会受到空气浮力的影响,所以一定要将足球打足气.(3)要保证足球干燥,以免影响质量.(4)因为气体的密度受温度、压强的影响较大,所以,步骤2中一定要使量筒内、外的液面相平.方法四:【实验器材】1. 取一个塑料桶A,在桶盖上安装一套自行车内胎上用的气门嘴,以便打气,如下图所示.2. 用有机玻璃制一个容积为15⨯10⨯10cm3,的容器B,距容器底10cm处作出标记线,再用透明胶带标记盖严.3. 准备一段乳胶管、一个玻璃水槽、一个作为开关用的铁夹子.【实验步骤】1. 在气门嘴上紧套乳胶管,用打气筒向塑料桶A内打气,直到桶壁稍微鼓胀起来为止.用铁夹夹紧乳胶管. 称量整个装置(包括桶A、乳胶管、铁夹和充入的空气)的质量m1.2. 将容器B装满水,盖上玻璃片,倒转过来,放在玻璃槽的水里,再撤去玻璃盖片.将接通A桶的乳胶管插人容器B的内部,打开铁夹,用排水法收集空气.同时调节容器B露出水面的高度,待B内外水面与10cm标记线相平时,立即用铁夹夹住乳胶管.此时收集空气的体积正好是1L.3. 测出A桶及铁夹、乳胶管和剩余空气的质量m2.4. 排水收集空气的质量则为两次称量值之差,则空气的密度p=(m1-m2)/1L.【实验分析】(1)方法三及方法四原理相同.(2)每次充人的空气不宜过多,如果过多,收集空气时的大容器不容易找,测定常温常压下空气的体积有困难;充入的空气也不宜太少,太少了称量时添加祛码不方便.(3)瓶口与塞子、塞子与导管连接部分不漏气是做好这一实验的关键.塞好瓶塞和导管后,将瓶口部分浸人水中,用打气筒充气,看瓶口部分有无气泡冒出.如漏气,抹干后用黄油或凡士林加热后灌人其间,直至不漏气为止.(4)因充人的空气质量很小,要用毫克祛码,应细心调节天平.(5)用足球或用塑料桶,并不是最好的,最好用玻璃瓶或铁质桶,充气前后体积不应有明显的变化. 因为充气后体积变大,容器所受空气的浮力变大,称量的空气质量则偏小,测不准空气的密度.测量空气的密度,除上面介绍的四种方法外,当然还其他方法测量空气密度,请同学们自己课余查阅相关资料去探索.。

空气密度测定

空气密度测定

空气密度测定实验原理空气密度与所有物质的密度定义一样,即是单位体积内的质量:V m=ρ (1)但是由于气体中单位体积内的分子数较少,所以空气的密度是一个很小的量。

我们采用由密度定义式直接测量空气的密度值。

用一个定容瓶,先将定容瓶抽真空(瓶内压强低于1mmHg ),称得质量为m 2。

再将待测空气放入,称得质量m 1。

二者之差m=m 1-m 2,就是瓶中空气质量。

如已知定容瓶的体积V ,则空气密度为:V m m 21−=ρ (2)也就是说我们只要测出一定体积内的空气质量,就能计算出空气的密度。

实验需采用现代真空技术将一定容瓶抽成低真空状态,并有高精度的质量称衡器,称出定容瓶有空气时与无空气时(抽成真空状态)的质量,称衡质量精度能得出定容瓶内空气的质量,则就可计算空气的密度.但是空气的密度在很大程度上与空气所处的条件有关。

因此实验结果必须注明测量时的大气压强、空气温度、空气湿度等条件。

同时实验测得的空气密度值往往需要换算为干燥空气在标准状况下(0ºC 、760mmHg )的密度,以便分析实验测量误差与实验状况,其换算式为:831)(1(Pp at p p w n n ++=ρρ 式中: ——换算后干燥空气在标准状况下的密度。

其标准值0.001293克/厘米n ρ=0n ρ3ρ ——在实验条件下测到的空气密度。

n p ——760.0mmHgp——实验时由气压计测得大气压强(注意必须进行温度与重力加速度修正) a——空气压力系数为0.003674ºC-1。

t ———测量时空气的温度(ºC )w P ——空气中所含水蒸汽的分压强。

P w =相对湿度×饱和水蒸汽压(从附表中查出)。

s p 该换算式推导基于理想气体状态方程,并考虑到实测空气中有水蒸汽成份。

具体推导见附录。

实验时由气压计测读的大气压值修正说明:(1)温度修正:由于水银及标尺的热膨胀影响读数,所以实验直接从福廷式气压计上测读的气压值应作修正。

X空气密度与气体普适常数的测量

X空气密度与气体普适常数的测量

实验8 空气密度与气体普适常数的测量实验目的⒈ 学习真空泵的工作原理,用抽真空法测量环境空气的密度,并换算成干燥空气在标准状态下(0℃、1标准大气压)的数值,与标准状态下的理论值比较。

⒉ 从理想气体状态方程出发,推导出变压强下气体普适常数的表达式,利用逐次降压的方法测出气体压强i p 与总质量i m 的关系并作图,由直线拟合求得气体普适常数R ,与理论值比较。

实验仪器与用具ZX-1型旋片式真空泵、真空表(-0.1~0MPa ,最小分度0.002MPa )、真空阀、真空管、比重瓶、电子物理天平(0~1Kg ,最小分度0.01g )及水银温度计(0~50℃,最小分度0.1℃)实验原理1. 空气密度的测量空气的密度ρ由下式求出,Vm =ρ,式中m 为空气的质量,V 为相应的体积。

取一只比重瓶,设瓶中有空气时的质量为1m ,而比重瓶内抽成真空时的质量为0m ,那末瓶中空气的质量01m m m -=。

如果比重瓶的容积为V ,则Vm m 01-=ρ。

由于空气的密度与大气压强、温度和绝对湿度等因素有关,故由此而测得的是在当时实验室条件下的空气密度值。

如要把所测得的空气密度换算为干燥空气在标准状态下(0℃、1标准大气压)的数值,则可采用下述公式)831)(1(pp t p p n n ωαρρ++= (8-1) 式中n ρ为干燥空气在标准状态下的密度;ρ为在当时实验条件下测得的空气密度;n p 为标准大气压强;p 为实验条件下的大气压强;α为空气的压强系数(0.003674℃-1);t 为空气的温度(℃);ωp 为空气中所含水蒸汽的分压强(即绝对湿度值),ωp =相对湿度 0ωp ,0ωp 为该温度下饱和水汽压强。

在通常的实验室条件下,空气比较干燥,标准大气压与大气压强比值接近于1,公式(8-1)近似为)1(t n αρρ+= (8-2)2.气体普适常数的测量理想气体状态方程RT Mm pV = (8-3) 式中,p 为气体压强,V 为气体体积,m 为气体总质量,M 为气体的摩尔质量,T 为气体的热力学温度,其值t T +=15.273。

空气密度

空气密度

空气密度测定实验原理空气密度与所有物质的密度定义一样,即是单位体积内的质量:V m=ρ (1)但是由于气体中单位体积内的分子数较少,所以空气的密度是一个很小的量。

我们采用由密度定义式直接测量空气的密度值。

用一个定容瓶,先将定容瓶抽真空(瓶内压强低于1mmHg ),称得质量为m 2。

再将待测空气放入,称得质量m 1。

二者之差m=m 1-m 2,就是瓶中空气质量。

如已知定容瓶的体积V ,则空气密度为:V m m 21−=ρ (2)也就是说我们只要测出一定体积内的空气质量,就能计算出空气的密度。

实验需采用现代真空技术将一定容瓶抽成低真空状态,并有高精度的质量称衡器,称出定容瓶有空气时与无空气时(抽成真空状态)的质量,称衡质量精度能得出定容瓶内空气的质量,则就可计算空气的密度.但是空气的密度在很大程度上与空气所处的条件有关。

因此实验结果必须注明测量时的大气压强、空气温度、空气湿度等条件。

同时实验测得的空气密度值往往需要换算为干燥空气在标准状况下(0ºC 、760mmHg )的密度,以便分析实验测量误差与实验状况,其换算式为:831)(1(Pp at p p w n n ++=ρρ 式中: ——换算后干燥空气在标准状况下的密度。

其标准值0.001293克/厘米n ρ=0n ρ3ρ ——在实验条件下测到的空气密度。

n p ——760.0mmHgp——实验时由气压计测得大气压强(注意必须进行温度与重力加速度修正) a——空气压力系数为0.003674ºC-1。

t ———测量时空气的温度(ºC )w P ——空气中所含水蒸汽的分压强。

P w =相对湿度×饱和水蒸汽压(从附表中查出)。

s p 该换算式推导基于理想气体状态方程,并考虑到实测空气中有水蒸汽成份。

具体推导见附录。

实验时由气压计测读的大气压值修正说明:(1)温度修正:由于水银及标尺的热膨胀影响读数,所以实验直接从福廷式气压计上测读的气压值应作修正。

空气密度的测量与计算教案

空气密度的测量与计算教案

空气密度的测量与计算教案一、教学目标1.了解空气密度的概念和意义,能够简单阐述空气密度对于空气质量的影响。

2.掌握空气密度的测量方法和相应的计算方法。

3.培养学生的实验操作能力和科学研究意识。

二、教学内容1.空气密度的定义和意义。

2.空气密度的测量方法:质量法和体积法。

3.质量法实验操作流程。

4.体积法实验操作流程。

5.空气密度的计算方法。

三、教学过程1.前期预习:学生通过阅读相关文献,了解空气密度的概念和意义。

2.课堂讲授:(1)空气密度的定义和意义。

空气密度是指单位体积空气所包含的质量,可以表示为ρ=m/V。

空气密度的大小与大气压力和温度有关,一般情况下,大气压力和温度越高,空气密度越大。

空气密度对于空气质量有着重要的影响。

空气密度的大小与空气的新鲜程度和污染程度有关,一般情况下,空气密度越大,说明空气中的杂质和污染物质越多,空气质量越差。

(2)空气密度的测量方法:质量法和体积法。

质量法:通过在容器上方加热空气,使其上升,然后将容器密封,待空气冷却后,测量质量的变化,从而计算出空气密度。

体积法:通过将容器内充满空气,然后测量其体积和温度,从而计算出空气密度。

(3)质量法实验操作流程。

① 准备实验装置和试剂:气球、热水、容器、天平等。

② 实验操作流程:a.将气球充满空气,并将其挂在容器内部。

b.将容器放在热水中加热,等气球上升到容器顶部时,将容器密封,并停止加热。

c.待空气冷却后,测量质量的变化,从而计算出空气密度。

(4)体积法实验操作流程。

① 准备实验装置和试剂:气球、容器、水平尺、温度计等。

② 实验操作流程:a.将气球充满空气,并将其放在容器内部,记录下容器体积和气球温度。

b.等气球达到室温后,再次测量容器体积和气球温度。

c.通过计算,求得空气密度。

(5)空气密度的计算方法。

空气密度的计算方法有两种:a.质量法:ρ=m/Vb.体积法:ρ=p/RT其中,ρ为空气密度,m为空气质量,V为空气体积,p为空气压力,R为气体常数,T为空气温度。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

空气密度与气体普适常数的测量
[实验目的]
⒈ 学习真空泵的工作原理,用抽真空法测量环境空气的密度,并换算成干燥空气在标准状态下(0℃、1标准大气压)的数值,与标准状态下的理论值比较。

⒉ 从理想气体状态方程出发,推导出变压强下气体普适常数的表达式,利用逐次降压的方法测出气体压强i p 与总质量i m 的关系并作图,由直线拟合求得气体普适常数R ,与理论值比较。

[实验原理]
⒈真空
气压低于一个大气压)10(5Pa 约的空间,统称为真空。

其中,按气压的高低,通常又可分为粗真空)10~10(35Pa 、低真空)10~10(-13Pa 、高真空)10~10
(-61Pa -、超高真空)10~10(-126Pa -和极高真空)10(-12Pa 低于五部分。

其中在物理实验和研究工作中经常用到的是低真空、高真空和超高真空三部分。

用以获得真空的装置总称真空系统。

获得低真空的常用设备是机械泵;用以测量低真空的常用器件是热偶规、真空表等。

⒉ 真空表
大气压:地球表面上的空气柱因重力而产生的压力。

它和所处的海拔高度、纬度及气象状况有关。

差压(压差):两个压力之间的相对差值。

绝对压力:介质(液体、气体或蒸汽)所处空间的所有压力。

负压(真空表压力):如果绝对压力和大气压的差值是一个负值,那么这个负值就是负压力,即负压力=绝对压力-大气压<0。

⒊ 旋片式机械泵工作原理
旋片式真空泵主要部件为圆筒形定子、偏心转子和旋片
图2 旋片式真空泵结构图
图中:1.滤网 2.挡油板 3.真空泵泵油 4.旋片 5.旋片弹簧
6.空腔
7.转子
8.油箱
9.排气阀门 10.弹簧板
图3 旋片式真空泵工作原理
偏心转子绕自己中心轴逆时针转动,转动中定子、转子在B 处保持接触、旋片靠弹簧作用始终与定子接触。

两旋片将转子与定子间的空间分隔成两部分。

进气口C 与被抽容器相连通。

出气口装有单向阀。

当转子由图(a)状态转向图(b)状态时,空间S 不断扩大,气体通过进气口被吸入;转子转到图(c)位置,空间S 和进气口隔开;转到图(d)位
B
C (a) (b) (c) (d)
置以后,气体受到压缩,压强升高,直到冲开出气口的单向阀,把气体排出泵外。

转子连续转动,这些过程就不断重复,从而把与进气口相连通的容器内气体不断抽出,达到真空状态。

⒋ 空气密度
空气的密度ρ由下式求出,V
m =ρ,式中m 为空气的质量,V 为相应的体积。

取一只比重瓶,设瓶中有空气时的质量为1m ,而比重瓶内抽成真空时的质量为0m ,那末瓶中空气的质量01m m m -=。

如果比重瓶的容积为V ,则V
m m 01-=ρ。

由于空气的密度与大气压强、温度和绝对湿度等因素有关,故由此而测得的是在当时实验室条件下的空气密度值。

如要把所测得的空气密度换算为干燥空气在标准状态下(0℃、1标准大气压)的数值,则可采用下述公式
)831)(1(p
p t p p n n ωαρρ++= (1) 式中n ρ为干燥空气在标准状态下的密度;ρ为在当时实验条件下测得的空气密度;n p 为标准大气压强;p 为实验条件下的大气压强;α为空气的压强系数(0.003674℃-1);t 为空气的温度(℃);ωp 为空气中所含水蒸汽的分压强(即绝对湿度值),ωp =相对湿度 0ωp ,0ωp 为该温度下饱和水汽压强。

在通常的实验室条件下,空气比较干燥,标准大气压与大气压强比值接近于1,公式(1)近似为
)1(t n αρρ+= (2)
⒌ 气体普适常数的测量
理想气体状态方程
RT M
m pV = (3) 本实验将空气作为实验气体。

空气的平均摩尔质量M 为28.8g/mol 。

(空气中氮气
约占80%,氮气的摩尔质量为28.0g/mol ;氧气约占20%,氧气的摩尔质量为32.0g/mol 。


取一只比重瓶,设瓶中装有空气时的总质量为1m ,而瓶的质量为0m ,则瓶中的空气质量为01m m m -=,此时瓶中空气的压强为p ,热力学温度为T ,体积为V 。

理想气体状态方程可改写为
为常数)(,即,m -C'C'01MV
T R MV T m p R MV mT p =+== (4) 设实验室环境压强为0p ,真空表读数为'p ,则0'0<-=p p p ,(4)式改写为
为常数)(C C C'-'101+=+=R MV
T m p R MV T m p (5) 式中0'p C C -=,测出在不同的真空表负压读数'p 下1m 的值,然后作出1'm p -关系图,求出直线的斜率MV
RT k =
,便可得到气体普适常数的值。

[实验仪器]
ZX-1型旋片式真空泵、真空表(-0.1~0MPa ,最小分度0.002MPa )、真空阀、真空管、比重瓶、自备电子物理天平(0~1Kg ,最小分度0.01g )及水银温度计(0~50℃,最小分度0.1℃)
[实验过程]
1. 测量空气的密度
图4 实验内容1仪器接法
⑴ 测量比重瓶的体积。

用游标卡尺量出比重瓶的外径D ,长度L ,上低板厚度1δ,下底板厚度2δ,侧壁厚度0δ(侧壁厚度应该多量几次取平均值),算出比重瓶的体积V 。

⑵ 将比重瓶开关打开,放到电子物理天平上称出空气和比重瓶总质量1m ,然后将其平放桌面上,瓶口与真空管相接,参考图4。

⑶ 将真空阀打开,插上真空泵电源,打开真空泵开关(打开开关前应检查真空泵油位是否在油标中间位置),待真空表读数非常接近-0.1MPa 时(只需要等几分钟即可),先关上比重瓶开关,再关上真空阀门,最后才关闭真空泵(顺序千万不能弄错,否则真空泵中的油可能会倒流入比重瓶中)。

⑷ 将比重瓶从真空管中拔下来,注意这个过程应该缓慢进行,防止外界空气突然进入真空管中把真空表的指针打坏。

⑸ 将比重瓶放到电子物理天平上称出比重瓶的质量0m ,算出气体质量,由公式V
m m 01-=ρ算出环境空气密度。

⑹ 由水银温度计读出实验室温度t (℃),由公式)1(t n αρρ+=算出标准状态下空气的密度,与理论值比较。

2. 测定普适气体常数R
⑴ 用水银温度计测量环境温度1t (℃)。

(此实验过程较长,环境温度可能发生变化,应该测出实验始末温度取平均)
⑵ 在实验内容1的基础上,将比重瓶与真空管重新连起来,打开比重瓶开关,真空表读数变到-0.1MPa 到-0.09MPa 之间,由于比重瓶与真空管接口处没有严格密封,所以存在缓慢的漏气,整个系统的压强会缓慢降下来,等降到-0.09MPa 时,迅速关闭比重瓶开关,缓慢将比重瓶拔下来
⑶ 称出比重瓶在-0.09MPa 的质量1m 。

⑷ 又将比重瓶与真空管相连,打开比重瓶开关,真空表读数变为-0.09MPa 到-0.08MPa 之间,同样等到压强降为-0.08MPa 之后缓慢拔下比重瓶称出此时质量。

⑸ 同步骤(2)、(3)、(4)一样测出真空表读数分别为-0.07、-0.06、-0.05、-0.04、-0.03、-0.02、-0.01、0MPa 时的质量。

⑹ 测量环境的温度2t (℃)。

⑺ 作出1'm p -图,拟合出直线的斜率MV RT k =
,算出气体普适常数的值。

[注意事项]
⒈ 关阀门的顺序千万不能弄错,否则真空泵中的油可能会倒流入比重瓶中。

⒉ 将比重瓶口从真空管中拔出来的过程应该缓慢进行,防止外界空气突然进入真空管中把真空表的指针打坏。

⒊ 应该保证环境温度不能变化太大,否则将影响实验结果。

⒋ 手不能长时间接触比重瓶,防止传热引起瓶内气体温度改变。

相关文档
最新文档