Лабораторна робота_ВИВЧЕННЯ ОДНОГО З ІЗОПРОЦЕСІВ (Перевірка закону Гей-Люссака)

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 3

Тема: Вивчення одного з ізопроцесів

Мета: дослідним шляхом перевірити виконання закону Гей-Люссака.

Обладнання: висока скляна посудина (~ 40 см) з водою; скляна трубка завдовжки 40 - 50 см, закрита з одного кінця; вимірюваль­на лінійка з міліметровими поділками; штатив для кріплення трубки і лінійки; барометр-анероїд БР-52.

ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Якщо в газі відбуваються якісь процеси, то звичайно змінюються всі три його параметри: тиск, об'єм, температура (р, V, Т).

Найпростішими є процеси, що відбуваються зі зміною лише двох параметрів. Ці процеси називають ізопроцесами.

Рівняння стану газу для них легко дістати з рівняння Клапейрона, вважаючи один із параметрів сталою величиною. Ізопроцеси, які відбуваються за сталої температури,   називаються ізотермічними.

Закон Гей-Люссака, або рівняння стану іде­ального газу при ізобарному процесі, означає: для даної маси газу відношення об’єму газу до температури залишається сталим за незмінного тиску:

Закон Гей-Люссака можна перевірити за до­помогою нескладного досліду. Треба виміряти об'єм повітря, що займає скляну трубку, у двох станах за різних температур і перевірити співвідношення:.

Об'єм повітря у циліндричній трубці дорівнює до­бутку висоти його стовп­чика в трубці і площі попе­речного перерізу трубки, яка під час досліду не змі­нюється:.Тому співвідношення об'ємів можна замінити співвідношенням висот стовпчиків: 

ХІД РОБОТИ

1. Виміряти довжину трубки l₁.
2. Опустити скляну трубку у посудину з гарячою водою відкритим кінцем догори.
3. Через 3—5 хв виміряти температуру гарячої води (). Потім закривши відкритий кінець трубки пластиліном (або пальцем), вийміть трубку з гарячої води і швидко опустіть у стакан з водою кімнатної температури, прямо під водою зніміть пластилін (палець). У міру охолодження повітря в трубку заходить вода.
4. Після припинення підйому води в трубці опустити її так, щоб рівні води у трубці й стакані були однаковими. Тоді тиск повітря у трубці буде атмосферним. Виміряти довжину стовпа повітря у трубці l₂ і температуру навколишнього середовища (). Відношення об’ємів

5. Знайти відношення температур: .
6. Всі результати вимірювань занести до таблиці.
7. Повторити пункти 1 – 4 ще 2 рази.

Оцінка похибки експерименту

1. Обчисліть відносну та абсолютну похибки

, де , – ціна поділки лінійки.

, де , – ціна поділки термометра.

2. Похибки прорахувати для трьох експериментів.
3. Результати обчислень записати у таблицю.
4. Порівняйте одержані результати:

   та 

Робота виконана правильно і підтверджує правильність закону Гей-Люссака, якщо інтервали чисельних значень у останніх двох формулах перекриваються.

5. Повторіть пункт 4 для трьох експериментів.

Аналіз експерименту та його результатів

1. Сформулюйте висновок, у якому зазначте: 1) що саме ви визначали; 2) які результати одержали; 3) для чого можуть знадобитися навички, набуті в ході виконання роботи.

Контрольні запитання

1. Сформулюйте та запишіть закон Гей-Люссака.
2. Як пояснити проникнення води  до трубки під час її занурення в холодну воду?
3. Спираючись на газові закони, поясніть, у який час доби вітер дме з моря на сушу (морський бриз), а який – з суші на море (береговий бриз).