Лабороторна робота з теми "Дослідження ізотермічного, ізобарного та ізохорного процесів"

Клас_______ Прізвище та ім’я ______________________________ Дата _________

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 6

Тема. Дослідження ізотермічного, ізобарного та ізохорного процесів.

Мета: експериментально перевірити закони Бойля – Маріотта, Ґей-Люссака, Шарля для кількох термодинамічних станів газу.

Обладнання: інтерактивна симуляція PhET (резервуар змінного об’єму з газом, насос, барометр, термометр, нагрівник).

Хід роботи

Підготовка до експерименту

1. Перейдіть за посиланням або QR-кодом, натисніть кнопку Закони:

https://phet.colorado.edu/sims/html/gases-intro/latest/gases-intro_uk.html

2. Накачайте за допомогою насоса довільну кількість газу в резервуар. Налаштуйте параметри як показано на рисунку.

Експеримент 1. Дослідження ізотермічного процесу (експериментальна перевірка закону Бойля – Маріотта для кількох термодинамічних станів газу)

Зверніть увагу: Ізотермічний процес, ; Закон Бойля – Маріотта: . Ураховуючи, що , отримаємо: . А оскільки площа поперечного перерізу резервуару не змінюється, маємо . Тому для перевірки закону Бойля – Маріотта достатньо встановити справедливість рівності , де – тиск,  – ширина стовпчика газу в резервуарі.

1. Для дослідження ізотермічного процесу налаштуйте параметри, як показано на рисунку.

2. За допомогою ручки зліва зменшуйте та збільшуйте об’єм резервуару з газом.

3. Запишіть у таблицю ширину стовпчика газу та тиск газу для трьох положень ручки резервуару.

4. Для кожного термодинамічного стану газу в резервуарі обчисліть добуток тиску газу й висоти стовпчика газу . Закінчіть заповнення таблиці.

5. Проаналізуйте експеримент і його результати. Сформулюйте висновок, у якому зазначте: 1) який закон ви експериментально перевіряли; 2) які величини для цього вимірювали; 3) яким є результат перевірки.

Експеримент 2. Дослідження ізобарного процесу (експериментальна перевірка закону Ґей-Люссака для кількох термодинамічних станів газу)

Зверніть увагу: Ізобарний процес, ; Закон Ґей-Люссака: . Ураховуючи, що , отримаємо: . А оскільки площа поперечного перерізу резервуару не змінюється, маємо . Тому для перевірки закону Ґей-Люссака достатньо встановити справедливість рівності , де – температура,  – ширина стовпчика газу в резервуарі.

1. Для дослідження ізобарного процесу налаштуйте параметри, як показано на рисунку.

2. За допомогою нагрівника нагрівайте та охолоджуйте резервуар з газом.

3. Запишіть у таблицю ширину стовпчика газу та температуру газу для трьох станів газу.

4. Для кожного термодинамічного стану газу в резервуарі обчисліть частку висоти стовпчика газу й температури . Закінчіть заповнення таблиці.

5. Проаналізуйте експеримент і його результати. Сформулюйте висновок, у якому зазначте: 1) який закон ви експериментально перевіряли; 2) які величини для цього вимірювали; 3) яким є результат перевірки.

Експеримент 3. Дослідження ізохорного процесу (експериментальна перевірка закону Шарля для кількох термодинамічних станів газу)

Зверніть увагу: Ізохорний процес, ; Закон Шарля: . Для перевірки закону Шарля достатньо встановити справедливість рівності , де – тиск,   – температура газу в резервуарі.

1. Для дослідження ізохорного процесу налаштуйте параметри, як показано на рисунку.

2. За допомогою нагрівника нагрівайте та охолоджуйте резервуар з газом.

3. Запишіть у таблицю тиск газу та температуру газу для трьох станів газу.

4. Для кожного термодинамічного стану газу в резервуарі обчисліть частку тиску газу й температури . Закінчіть заповнення таблиці.

5. Проаналізуйте експеримент і його результати. Сформулюйте висновок, у якому зазначте: 1) який закон ви експериментально перевіряли; 2) які величини для цього вимірювали; 3) яким є результат перевірки.

Контрольні запитання

1. З деякою масою газу відбувся замкнений цикл. Опишіть послідовність процесів.

2. При ізотермічному стисканні газу його об’єм зменшився з 8 л до 6 л, а тиск підвищився на 30 кПа. Визначте початковий тиск газу.

3. Під час ізохорного процесу тиск газу збільшився удвічі. Як змінилася концентрація молекул газу?