基于数字实验的理想气体常数的测定

马善恒+夏建华

摘要：传统测定理想气体常数的方法存在误差较大、不易操作、直观性差等特点。本实验使用温度传感器、压力传感器，测定出三颈瓶内碘单质完全升华后的动态的压强和温度变化曲线，在软件中输入相关函数，可以直观地呈现出理想气体常数，并能明显地看出理想气体常数不受温度、压强影响的这一特點。

关键词：理想气体常数；数据采集器；温度传感器；气压传感器

文章编号：1008-0546（2017）08-0087-01 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.08.030

一、问题提出

传统测定理想气体常数的装置图如下[1-5]，根据公式R=PV/nT，利用Mg+H2SO4MgSO4+H2↑，称取Mg的质量计算出氢气的物质的量n，P为大气压，温度为常温下。

该实验可以粗略测定出理想气体常数，但尚存在以下三个问题：

①实验中水蒸气会造成一定的误差；

②镁条不纯或表面被氧化会带来一定的误差；

③该实验不能直观地呈现出理想气体常数不受温度、压强影响的特点。

二、数字实验下理想气体常数的测定

1. 实验目的

运用数字实验测定理想气体常数

2. 实验原理

PV=nRT

R = PV/nT =PVM/mT

P运用压力传感器可以直接测出

V运用排水法可以测出容器体积

T运用温度传感器可以直接测出

m运用质量差测出三颈瓶内碘单质的质量

碘单质在45℃时升华已比较明显，笔者在三颈瓶内放入过量的碘单质，并将三颈瓶完全浸入在水槽中的热水浴内（水温在90℃左右），利用碘单质的升华赶尽三颈瓶内的空气，排出的空气及碘蒸汽通入氢氧化钠溶液中。待装置内碘单质完全升华，关闭止水夹，测定出此时装置内温度及气压变化曲线，利用装置质量差计算出此时装置内的碘单质含量，在配套软件上输入相关数据构建出理想气体常数的函数曲线。……