Διάταξη Νόμοι Αερίων

€111,60 – €533,20 με Φ.Π.Α

Διάταξη Νόμοι Αερίων

Η Διάταξη Νόμοι Αερίων χρησιμοποιείται για τη μελέτη της καταστατικής εξίσωσης των αερίων.

Με την πειραματική διάταξη αυτή έχουμε την δυνατότητα να μετράμε σε πραγματικό χρόνο και ταυτόχρονα, την πίεση, την θερμοκρασία και την μεταβολή όγκου μίας ποσότητας αερίου.

Επίσης έχουμε την δυνατότητα να μεταβάλλουμε τον όγκο και τη θερμοκρασία του αερίου ανεξάρτητα μεταξύ τους ενώ καταγράφουμε τις μεταβολές και των τριών μεγεθών.

Με τη διάταξη αυτή μπορούμε να επαληθεύσουμε τους νόμους των Boyle, Gay-Lussac και Charles.

Ο νόμος Γκαι-Λυσάκ (ή νόμος της ισοβαρούς μεταβολής) διατυπώθηκε από τον Γάλλο φυσικό Ζοζέφ Λουί Γκαι-Λυσάκ (Joseph Louis Gay-Lussac) και αναφέρει πως υπό σταθερή πίεση (P) και για ορισμένη μάζα αερίου, ο όγκος (V) είναι ανάλογος της απόλυτης θερμοκρασίας (T).
$Διάταξη Νόμοι Αερίων από την Διερευνητική Μάθηση - why.gr$ = σταθ.όπου $n$ ο αριθμός των γραμμομορίων τού αερίου και $R$ η παγκόσμια σταθερά των ιδανικών αερίων στο SI.
Αν ορισμένη ποσότητα ιδανικού αερίου μεταβαίνει ισοβαρώς (P=σταθ.) από την θερμοδυναμική κατάσταση $A ( P , V A , T A )$ στην κατάσταση $B ( P , V B , T B )$ τότε ισχύει η σχέση:
$Διάταξη Νόμοι Αερίων από την Διερευνητική Μάθηση - why.gr$

Ο νόμος του Μπόιλ αναφέρει πως ο όγκος ενός αερίου είναι αντιστρόφως ανάλογος της πίεσης αυτού, σε σταθερή θερμοκρασία.
Για τις μεταβολές πίεσης και θερμοκρασίας αν P₁ η αρχική πίεση του αερίου, V₁ ο αρχικός ειδικός όγκος του και T η σταθερή θερμοκρασία του και προκληθεί μεταβολή της πίεσης και του όγκου του σε P₂ και V₂ κατά τρόπο που η θερμοκρασία μείνει αμετάβλητη, τότε μεταξύ των παραπάνω στοιχείων του αερίου θα ισχύει η μαθηματική σχέση:
$Διάταξη Νόμοι Αερίων από την Διερευνητική Μάθηση - why.gr$ ή και ακόμη $Διάταξη Νόμοι Αερίων από την Διερευνητική Μάθηση - why.gr$ Το γινόμενο επομένως $P V$ είναι σταθερό και ισούται με $n R T$ όπου $n$ ο αριθμός των γραμμομορίων τού αερίου και $R$ η παγκόσμια σταθερά των ιδανικών αερίων αερίων στο SI.
Αυτό σημαίνει πως αν διπλασιαστεί η πίεση ενός αερίου ο όγκος του θα υποδιπλασιαστεί και αντίστροφα, φθάνει μόνο η θερμοκρασία του να παραμένει σταθερή. Σύμφωνα με τον νόμο αυτό όταν σπρώχνεται η λαβή της αεραντλίας ποδηλάτου προς τα μέσα, μειώνεται ο όγκος του αέρα με αποτέλεσμα ν΄ αυξάνεται η πίεσή του και να διοχετεύεται πλέον με πίεση στο λάστιχο του ποδηλάτου ώστε να το αναγκάζει τούτο να φουσκώνει.
Επομένως όταν η θερμοκρασία αερίου παραμένει σταθερά το γινόμενο μιας πίεσης του αερίου επί του αντίστοιχου ειδικού όγκου του είναι πάντοτε σταθερός αριθμός. Η δε μαθηματική διατύπωση αυτού είναι: $P V = k$

Ο νόμος τού Charles (ή νόμος της ισόχωρης μεταβολής) λέει πως η πίεση P είναι ανάλογη της απόλυτης θερμοκρασίας T μιας ορισμένης ποσότητας ιδανικού αερίου, υπό την προϋπόθεση ο όγκος να είναι σταθερός (V=σταθ.).
$Διάταξη Νόμοι Αερίων από την Διερευνητική Μάθηση - why.gr$ =σταθ.όπου $n$ ο αριθμός των γραμμομορίων τού αερίου και $R η παγκόσμια σταθερά των ιδανικών αερίων αερίων στο SI.$
Αν ορισμένη ποσότητα ιδανικού αερίου μεταβαίνει ισόχωρα (V=σταθ.) από την θερμοδυναμική κατάσταση $A ( P A , V , T A )$ στην κατάσταση $B ( P B , V , T B ) ,$ τότε ισχύει η σχέση:
$Διάταξη Νόμοι Αερίων από την Διερευνητική Μάθηση - why.gr$ Ο νόμος του Charles, όπως και όλοι οι παραπάνω νόμοι των αερίων, ισχύουν επακριβώς για ιδανικά αέρια.

Υπάρχουν 2 διαθέσιμες διατάξεις για τους νόμους των αερίων:

Διάταξη Νόμοι Αερίων χωρίς Αισθητήρες

Με την απλή Διάταξη Νόμοι Αερίων μπορείτε να έχετε παρατήρηση και καταγραφή των μετρήσεων για πειραματική επαλήθευση των νόμων των αερίων.

Η Διάταξη αποτελείται από:

Γυάλινη φιάλη των 100 ml σφραγισμένη με πώμα στη οποία περιέχεται ατμοσφαιρικός αέρας
Ποτήρι ζέσεως 500ml
Θερμαντική πλάκα (ηλεκτρικό μάτι)
Ορθοστάτη (πλήρη με βάση και ράβδο)
Θερμόμετρο Οινοπνεύματος (-10 .. +110 °C)
Σωληνάκια σιλικόνης για τις συνδέσεις
Διάταξη μεταβολής όγκου αερίου (σύριγγα) με ταυτόχρονη μέτρηση της μεταβολής στην έξοδο γραμμικού ποτενσιόμετρου

Τρόπος λειτουργίας

Η φιάλη που περιέχει τον αέρα είναι βυθισμένη σε νερό μέσα στο ποτήρι ζέσεως των 500ml. Το ποτήρι ζέσης τοποθετείται επάνω στη θερμαντική πλάκα έτσι ώστε να μπορούμε να μεταβάλλουμε την θερμοκρασία του νερού και κατ΄επέκτασιν τον αέρα που εμπεριέχεται στη φιάλη.

Μετακινώντας το έμβολο της σύριγγας μεταβάλλουμε τον όγκο του αερίου που μελετάμε ενώ από την έξοδο του γραμμικού ποτενσιόμετρου μετράμε την τάση που είναι ανάλογη της μετατόπισης του εμβόλου της σύριγγας.

Για τη μέτρηση τις πίεσης θα χρειαστείτε ένα μανόμετρο (δεν περιλαμβάνεται στη διάταξη).

Η πειραματική διάταξη παρουσιάζεται σχηματικά παρακάτω:

Διάταξη Νόμοι Αερίων από την Διερευνητική Μάθηση - why.gr

Διάταξη Νόμοι Αερίων με χρήση Αισθητήρων

Με την Διάταξη Νόμοι Αερίων με χρήση Αισθητήρων μπορείτε να έχετε καταγραφή των μετρήσεων σε λογισμικό και δημιουργία γραφικών παραστάσεων των μεγεθών σε πραγματικό χρόνο.

Η Διάταξη με χρήση Αισθητήρων αποτελείται από:

Γυάλινη φιάλη των 100 ml σφραγισμένη με πώμα στη οποία περιέχεται ατμοσφαιρικός αέρας
Ποτήρι ζέσεως 500ml
Θερμαντική πλάκα (ηλεκτρικό μάτι)
Ορθοστάτη (πλήρη με βάση και ράβδο)
Σωληνάκια σιλικόνης για τις συνδέσεις
Αισθητήρα Πίεσης Αερίων προσαρμοσμένο στο πώμα της φιάλης για την μέτρηση της πίεσης στο εσωτερικό της φιάλης
Αισθητήρα Θερμοκρασίας για την μέτρηση της θερμοκρασίας του αέρα στη φιάλη
Διάταξη μεταβολής όγκου αερίου (σύριγγα) με ταυτόχρονη μέτρηση της μεταβολής μέσω Αισθητήρα Τάσης στην έξοδο γραμμικού ποτενσιόμετρου

Τρόπος λειτουργίας

Οι ενδείξεις θερμοκρασίας, πίεσης και τάσης (~όγκου) καταγράφονται σε λογισμικό που συνοδεύει τους αισθητήρες.

Μέσω του λογισμικού αυτού μπορούν να δημιουργηθούν γραφικές παραστάσεις των μεγεθών σε πραγματικό χρόνο, μπορεί να γίνει επεξεργασία μετρήσεων και εξαγωγή τους σε αρχεία csv για περεταίρω επεξεργασία από άλλα προγράμματα επεξεργασίας μετρήσεων.