ازمایش تایین وزن مولکولی مایع مجهول
هدف
تایین وزن مولکولی مایع مجهول
وسایل ازمایش:
ارلن –درپوش الومینیوم –دماسنج-حمام بخار-ترازو –مایع مجهول –
شرح ازمایش:
ابتدا ارلن حاوی درپوش الومینیوم را بوسیله ترازو وزن کرده و وزن ان را یادداشت میکنیم .
ارلن را حاوی اب کرده و وزن میکنیم
ارلن را حاوی مایعی ناشناس کرده ودرپوش الومینیوم را روی ان قرار میدهیم سپس ان را روی ترازو قار داده و وزن میکنیم
ارلن حاوی مایع مجهول را بر روی حمام بخار قرار میدهیم تا مایع بخار شود سپس ارلن حاوی بخار را نیز وزن میکنیم
دمای حمام بخار را نیز یادداشت میکنیم عدد بدست امده T است
اعداد بدست امده را در رابطهm/MRT pv= قرار میدهیم تا وزن مولکولی مایع مجهول بدست اید
در اینجا ثابت R=./082 است .
نتیجه و محاسبات :
تئوری:
گاز ایده ال چیست؟
1) گاز ایده‌آل به گازی گفته می‌شود که:
- بین ذرات آن نیرویی وجود نداشته باشد و تنها برهم‌کنش بین ذرات، برخورد صلب باشد.
- اندازهٔ ذرات نسبت به مسیر آزاد میانگین ناچیز باشد.
در دما وفشار ثابت حجم یک گاز با تعدا مولهای نسبت مستقیم دارد
2) مقدار R را در شرایط استدادارد بدست اورید؟
بر اساس قرارداد فشار و دما استاندار در STPبه صورت T=0 C,273/15K است وفشار :ا اتمسفر و حجم ا مول از گاز ایده ال در ان که با اندازه گیری های تجربی بدست امده برابر است با 4/22 است این داده ها را در معادله بالا قرار میدهیم و R بدست می اید
R=PV/NT 1 AT 22/4 L/1MOL .273/15K= 0/082056
R=0/082056
3) قانون گازهای ایده‌آل چیست؟
قانون بویل
رابطهٔ بین فشار و حجم یک گاز در ۱۶۶۲ میلادی توسط رابرت بویل (Robert Boyle) اندازه گیری شد. بویل متوجه شد که افزایش فشار وارد شده بر یک گاز با کاهش حجم آن متناسب است. اگر فشار دو برابر شود، حجم به نصف کاهش می‌یابد. اگر فشار سه برابر شود، حجم به یک سوم حجم اولیه اش می‌رسد. قانون بویل می‌گوید که در دمای ثابت، حجم گاز با فشار رابطهٔ عکس دارد:
رابطهٔ بین حجم و دمای یک گاز در ۱۷۸۷ میلادی توسط ژاک شارل (Jacques Charles) مطالعه شد و نتایج او به طور قابل ملاحظه‌ای توسط شاگردانش ژوزف گیلوساک (Joseph Gay - Lussac) گسترش یافت. براساس این قانون حجم تمام گازها، در فشار ثابت، با دمای مطلق آن گاز رابطهٔ مستقیم دارد:
قانون گازهای ایده آل
در دما و فشار ثابت حجم یک گاز با تعداد مولهای آن نسبت مستقیم دارد. حجم یک مول گاز نصف حجم اشغال شده توسط ۲ مول گاز می‌باشد. بنابراین قانون و قوانین بویل و شارل می‌توان گفت که:
با استفاده از یک عدد ثابت می‌توان تناسب را به تساوی تبدیل کرد:
که از آن نتیجه می‌شود:
4) در این ازمایش باید چه نمونه ای را انتخاب کرد ؟
مایع ای که نقطه جوش آن پایین باشد یا جامدی که به راحتی تصعید شود تا بتوان به راحتی به صورت بخار دراورد و بتوان از قانون گازهای ایده ال استفاده کنیم .
5) قانون گازهای ایده آل توسط نظریهٔ جنبشی گازها راتوضیح دهید
نمونه‌ای از یک گاز شامل N (عدد آووگادرو) مولکول، هر کدام با جرم m را در نظر بگیرید. اگر این نمونه در مکعبی با یال a باشد، حجم آن برابر خواهد شد با:
با فرض اینکه یک سوم مولکول‌ها در جهت محور x، و دو سوم در جهت محورهای y و z حرکت کنند، آنگاه در هر ۲a حرکت یک مولکول گاز در جهت محور x داخل مکعب، مولکول حداقل یکبار به دیوارهٔ مکعب برخورد می‌کند. با فرض اینکه سرعت میانگین هر مولکول گاز برابر u است، در هر ثانیه هر مولکول گاز به اندازهٔ برخورد دارد و در هر برخورد به اندازهٔ ۲mu اندازهٔ حرکت آن تغییر می‌کند. پس در هر ثانیه هر مولکول گاز به اندازهٔ زیر به دیوارهٔ مکعب نیرو وارد می‌کند:
از این رو برای تمام مولکولهای گاز می‌توان نوشت:
فشار عبارت است از نیرو بر سطح. پس:
شکست در تجزیه (خطای lexing): P = \frac{\tfrac {Nmu^2}{3a}}{a^۲} = \frac {Nmu^۲}{۳a^۳} = \frac {Nmu^۲}{۳V}
پس می‌توان نوشت:
که KE در آن میانگین انرژی جنبشی مولکولی گاز می‌باشد. و از آنجا که انرزی جنبشی یک گاز (بنابر نظریه جنبشی گازها) با دمای مطلق آن نسبت مستقیم دارد و همچنین ، پس:
که با ضرب کردن عدد ثابتی مثل R، می‌توان تناسب را به تساوی تبدیل کرد: