Оскільки внутрішня енергія газу є сумою всіх кінетичних енергій його молекул, то виміряти її безпосередньо, неможливо. Тому для її розрахунку скористайтеся спеціальними формулами, які виражають цю величину через такі макроскопічні параметри як температура, обсяг і тиск.
Вам знадобиться
- Термометр, манометр, герметичний балон, ваги
Інструкція
1. Розрахувати внутрішню енергію газу достовірно можна тільки тоді, коли його стан близький до ідеального. Тоді можна знехтувати потенційною енергією взаємодії його молекул. Практично всі гази при кімнатній температурі мають властивості, схожі з ідеальним газом.
2. Спочатку визначте хімічну формулу газу, внутрішня енергія якого обчислюється. Вимірюйте масу газу за допомогою терезів у грамах. Для цього зважте спочатку порожній балон, а потім заповнений газом, різність їх мас дорівнюватиме масі газу. За допомогою таблиці Менделєєва знайдіть його молярну масу в грамах на моль. За допомогою термометра вимірюйте температуру газу. Якщо шкалу термометра проградуйовано в градусах Цельсія, переведіть її в Кельвіни. Для цього до отриманого значення додайте 273. Розрахуйте внутрішню енергію газу. Для цього масу газу поділіть на молярну масу. Отриманий результат помножте на значення температури і число 8,31 (універсальну газову постійну), потім помножте на число ступенів вольності молекули газу і поділіть на 2 (U = m/M • (R • T) • i/2). Кількість ступенів вольності для одноатомного газу становить 3, для двохатомної молекули 5, а для багатоатомної молекули 6. Це пов 'язано з особливостями руху кожної з молекул.
3. Якщо немає можливості виміряти температуру газу, але і відомі його обсяг і тиск, розрахуйте його внутрішню енергію через ці величини. Для цього вимірюйте масу газу, його молярну масу і дізнайтеся хімічну формулу. Висловіть обсяг в м плечей, а тиск в Паскалях. Розрахуйте внутрішню енергію газу, перемноживши число ступенів вільності молекули газу, значення його маси, тиску та обсягу, а результат поділіть на 2 і значення молярної маси газу (U = i • m • P • V/( 2 • M)). У загальному випадку зміна внутрішньої енергії газу дорівнює різниці отриманої ним ззовні теплоти і виконаної роботи ^ U = Q-A.