Embedded Files
ВСЕ ЧИСЛОВЫЕ ДАННЫЕ ПРИВЕДЕНЫ ДЛЯ ПРИМЕРА!!! НЕОБХОДИМО ВНЕСТИ СОБСТВЕННЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ!!!
Цель: исследовать зависимость объёма газа данной массы от температуры при постоянном давлении.
Оборудование: прозрачная силиконовая трубка диаметром 8–10 мм и длиной 80–100 см с двумя зажимами (пробками) на концах; термометр; внешний стакан калориметра; измерительная лента (линейка); сосуд с водой при температуре 55–60 °С; сосуд с водой комнатной температуры.
Вывод расчетной формулы
Согласно закону Гей-Люссака, при постоянном давлении параметры V1 и T1 начального состояния газа данной массы и параметры V2 и T2 его конечного состояния связаны соотношением
Исследуемым газом в выполняемой работе является воздух, находящийся внутри прозрачной силиконовой трубки с зажимами (пробками) на концах.
Поскольку внутренняя полость трубки имеет форму цилиндра и площадь S её поперечного сечения одинакова по всей длине трубки, то V1 = Sl1 и V2 = Sl2, где l1 и l2 — длины столба воздуха в трубке в начальном (рис. а) и конечном (рис. б) состояниях соответственно.
Учитывая формулу объёма, получаем:
l1длина столба воздуха в трубке в начальном положении;
l2 длина столба воздуха в трубке в конечном положении.
Получаем:
Порядок выполнения работы
1. Измерьте длину l1 столба воздуха в трубке в начальном состоянии (см. рис. а). Результаты измерений занесите в таблицу.
2. Трубку плотно уложите внутри стакана калориметра, предварительно закрыв зажим, который располагается вблизи дна. Верхний зажим оставьте открытым.
3. Заполните стакан калориметра водой, предварительно нагретой до температуры 55–60 °С, так, чтобы конец трубки с верхним зажимом оказался погружённым в воду не более чем на 5–10 мм.
4. Поместите термометр в воду. Наблюдайте за выделением из трубки пузырьков воздуха. Как только оно прекратится, определите значение температуры T1 тёплого воздуха, находящегося в трубке. Результаты измерения занесите в таблицу.
5. Закройте верхний зажим, слейте нагретую воду и заполните стакан водой комнатной температуры до прежнего уровня (конец трубки с верхним зажимом должен быть погружённым в воду не более чем на 5–10 мм). Откройте верхний зажим.
6. Через 1–2 минуты после установления теплового равновесия определите по показанию термометра температуру Т2 воздуха, находящегося в трубке. Результаты измерения занесите в таблицу.
7. Закройте верхний зажим и слейте воду из стакана калориметра. Извлеките трубку, встряхните её и, расположив вертикально, измерьте длину ΔL столба воды, вошедшей в трубку (см. рис. б). Результаты измерения занесите в таблицу.
8. Вычислите длину l2 столба воздуха в трубке после охлаждения: l2 = l1 – ΔL. Результаты вычисления занесите в таблицу.
l2 = 0,120 м - 0,022 = 0,098 м
9. Вычислите отношения T1 /T2 и l1 /l2 . Результаты вычислений, округлив с точностью до сотых, занесите в таблицу. Сравните полученные результаты и сделайте вывод.
Вывод: полученные числовые значения отношений практически равны
Результаты измерений внесите в таблицу.
10. Вычислите относительную погрешность ε1 измерения отношения T1 /T2
(Δи — абсолютная инструментальная погрешность прибора;
Δо — абсолютная погрешность отсчёта
(см. приложение));
11. Вычислите абсолютную погрешность Δ₁ измерения отношения T1 /T2
12. Вычислите относительную погрешность ε2 измерения отношения l1 /l2
Δиl = 0,1 мм = 0,0001 м
Δоl = 1 мм = 0,001 м
Δl = 0,0011 м
14. Вычислите абсолютную погрешность Δ2 измерения отношения l1 /l2
15. Запишите результаты в виде двойных неравенств
16. Сравните полученные интервалы значений и сделайте вывод.
Если интервалы перекрываются, то отношения давлений и длин столба воздуха в трубке при данной относительной погрешности измерений одинаковы, что и подтверждает справедливость проверяемого равенства.
Вывод: интервалы не перекрываются, но близки к перекрытию. Это свидетельствует о недостаточной точности при выполнении эксперимента по проверке выполнения закона Гей-Люссака.
Контрольные вопросы
1. При каких условиях для определения параметров состояния газа можно использовать уравнение V = сonst T?
Использовать уравнение V = сonstT можно при условии, что количество вещества и давление не изменялись при переходе из начального в конечное состояние. При значительном увеличении давления газа и значительном увеличении или уменьшении температуры этот закон перестаёт выполняться.
2. Почему при выполнении данной работы процесс охлаждения воздуха можно считать практически изобарным?
При погружении стеклянной трубки в воду комнатной температуры воздух в ней постепенно сжимается охлаждаясь. Вода поступает в трубку и уменьшает внутренний объем. В результате этого давление в трубке постепенно становится равным атмосферному.
3. Как определить, когда наступило выравнивание температуры воздуха в трубке и температуры нагретой воды в стакане калориметра?
При нагревании происходит расширение воздуха и мы наблюдаем пузырьки воздуха, выходящие из трубки в воду. После установления теплового равновесия между водой и воздухом в трубке выход пузырьков прекращается.
Выводы: в работе экспериментальным путем подтверждено выполнение закона Гей-Люссака. Это можно утверждать на основании приблизительного равенства отношения температур и длин столба воздуха в трубке при данной д относительной погрешности измерений.
Суперзадание
Используя оборудование для данной лабораторной работы, барометр-анероид и штангенциркуль, определите массу воздуха в трубке.
Для определения массы воздуха в трубке возьмем данные расчетов плотности воздуха при температуре 23℃, проведенные в суперзадании лабораторной работы №1
Google Sites
Report abuse