理想气体常数测定原理

任何情况 下绝对遵守玻意耳一马略特定律 、盖一吕萨克定律和查理定律的气体为理想气体。理想气体状态方程为pV=nRT，任何气体的摩尔数n=m（物质质量）/M（摩尔质量），则常数

理想气体常数实验方法

实验中先将 HCl用漏斗加入试管底部， 称取质量为m_Mg的 Mg 条一根，将Mg 条蘸少许水贴在反应试管内壁上 （尚未产生氢气 )，检验装置是否漏气 。证实其不漏气后，把水准瓶与量气管并列，使两者水面相平，然后记下量气管中水面读数 V_初 ， 轻轻摇动试管， 使镁条落入酸中，反应产生的氢气使量气管中的水面下降，反应停止后，待试管冷却到室温，再次把水准瓶与量气管并列，使两者水面相平，记下量气管中水面读数 V_终， 待整个体系的温度与室温相等后 ，用温度计测得室温 T，记录该温度下的大气压为 P₀ 。 则有：

式中△V = V_终-V_初，从 “分压定律“”的角度讨论得到的计算 R 的公式与已有化学实验教材中的公式是一致的。2100433B

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 p 与总质量 m 的关系并作图，由直线拟合求得气体普适常数 R 。

理想气体状态方程：

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 = 273.15 t 。 R 称为理想气体普适常量，也称为摩尔气体常量，理论值 R = 8.31J /(mol ⋅ K)。各种实际气体在通常压强和不太低的温度下都近似地遵守这一状态方程，压强越低，近似程度越高。

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m₁，而瓶的质量为m₀ ，则瓶中的空气质量为m = m₁ − m₀ ，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表示为

设实验室环境压强为 p₀ ，真空表读数为 p' ，则 p' = p − p₀ <0 ，式改写为

式中 C = C' − p_{0 ，}测出在不同的真空表负压读数 p' 下 m₁的值，然后作出 p' −m₁关系图，求出直线的斜率，便可得到气体普适常数的值。2100433B