chimica fisica

Misure di massa e volume di gas

Scopo: calcolare la densità di alcuni gas da misure di massa e volume.

Materiale: palloncini contenenti diversi gas, pompa a vuoto.

Strumenti:
bilancia portata 2000,00 g e risoluzione 0,01 g
beuta con volume noto (1122.0 + 0.1) cm3

Procedimento:
-aspirare l’aria con la pompa da vuoto dalla beuta
-massare la beuta svuotata dall’aria
-aprire il rubinetto e massare la beuta contenente l’aria

a) aspirare l’aria dalla beuta con la pompa da vuoto
-massare la beuta (* controllare che la massa della beuta svuotata sia sempre la stessa)
-inserire il palloncino contenente il gas sull’imboccatura della beuta
lasciare che il sistema giunga ad una situazione di equilibrio
chiudere il rubinetto

b) massare la beuta con il gas
ripetere i punti da a fino a b con i diversi tipi di gas

Note:
- * la massa della beuta privata dell’aria dovrebbe essere sempre la stessa se la pompa è efficiente
-il volume della beuta è stato calcolato tramite misure di massa e densità dell’acqua distillata fissata una certa temperatura e pressione.

Dati sperimentali
Massa beuta svuotata dell’aria=(634,27+0,01)g
Massa beuta con aria=(635,59+0,01)g

Massa beuta svuotata dell’aria=(634,27+0,01)g
Massa beuta con gas azoto =(635,54+0,01)g

Massa beuta svuotata dell’aria=(634,25+0,01)g
Massa beuta con gas elio ==(634,46+0,01)g
T=21.7°C P=746 mmHg

Tabella: vedi messaggio 14



Formule utilizzate nei calcoli
Massa gas =(Massa beuta con gas -Massa beuta svuotata dell’aria)
Densità gas =m gas/Vbeuta
Ertot = er massa +er Volume =ea massa/misura massa +ea volume/misura volume
Ea densità= ertot * Misura densità



Calcoli
Massa aria= (Massa beuta con aria -Massa beuta svuotata dell’aria)=(1,32+0,02)g
d aria=(1,32+0,02g/1122,0+0,1cm3) = 1,173*10-3
ertot=0,02/1,32+0,1/1122,0=0,015+0,000089=0,015089=0,015 (2 c.s.)
ead =(0,015*1,173*10-3)=1,8*10-5=2*10-5


Massa azoto= (Massa beuta con azoto-Massa beuta svuotata dell’aria)=(1,27+0,02)g
d azoto=(1,27+0,02g/1122,0+0,1cm3) = 1,1288*10-3
ertot=0,02/1,27+0,1/1122,0=0,016+0,000089=0,015089=0,016 (2 c.s.)
ead =(0,016*1,1288*10-3)=1,8*10-5=2*10-5

Massa gas elio =(Massa beuta con elio -Massa beuta svuotata dell’aria)=(0,21+0,02)g
d elio=(0,21+0,02g/1122,0+0,1cm3) = 1,866*10-4
ertot=0,02/0,21+0,1/1122,0=0,095+0,000089=0,015089=0,048 (2 c.s.)
ead =(0,095*1,866*10-4)=1,8*10-5=2*10-5



Conclusioni
Abbiamo considerato che svuotando sempre la beuta della stessa quantità di aria i diversi gas potevano avere lo stesso volume a disposizione.
Abbiamo misurato la Pressione e la Temperatura dell’ambiente dove avveniva la esperienza e cercato i valori tabulati di densità per i diversi gas.



Procedimento per la misura del volume della beuta
Svuotare la beuta con la pompa da vuoto e massarla. Riempire con acqua la beuta e tappare facendo attenzione che l’acqua occupi tutti gli spazi disponibili fino al rubinetto inserito sul tubo di raccordo. Fare attenzione alla presenza di eventuali bolle di aria. Misurare la temperatura e dalle tabelle relative evincere la densità (per noi alla T=21.7°C e, d acqua= 0.997797 g/cm3.Utilizzare quel valore per ricavare il volume. Per quanto riguarda l’errore associato a tale misura noi abbiamo ragionato così: l’errore sulla massa 0.02 g , errore sulla densità due ipotesi: una più “fortunata” di 0.00001 g/cm3 e una più “sfortunata di 0.00009 g/cm3. Noi abbiamo considerato più onesta questa possibilità e quindi ea del volume risulta essere 0.1 cm3
Dati:
m_beuta_vuota Mv= (634.22+ 0.01)g
m_beuta_piena Ma=(1753.77+0.01)g
massa_acqua= (Ma-Mv)= (1119,55 + 0.02)g
T=21°C d acqua= 0.997797 g/cm3
Volume_beuta = massa_acqua/densità_acqua =(1119,55g/0.997797 g/cm3)=1122,02 cm3
Er_massa=0,02/1122,02=0.000018
Er_densità=0.00009/0.99823=0.000090
Er_totale= Er_massa + Er_densità = (0.000018+0.000090)=0.00011)=1.1*10-4
Ea_volume = 0.00011*1122,02 cm3=0.1 cm3.