№6 ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОГО ИЗ ИЗОПРОЦЕССОВ
учебно-методическое пособие по физике

 №6 «ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОГО ИЗ ИЗОПРОЦЕССОВ»

Цель работы: Экспериментально проверить закон Гей-Люссака

Оборудование: Стакан с водой комнатной температуры, сосуд, наполненный горячей водой, пробирка, термометр, линейка.

Необходимые сведения

Состояние данной массы газа характеризуется тремя величинами (параметрами): объёмом, давлением, и термодинамической температурой Т. В природе и технике, как правило, происходят изменения всех трех величин одновременно, но при этом выполняется закономерность, выраженная уравнением состояния газа.

P1V1/T1=P2V2/T2=const, при m=const.

Для данной массы газа произведение объема на давление, делению на термодинамическую температуру, есть величина постоянная.

Для проверки закона Гей-Люссака, достаточно измерить объем и температуру двух состояниях при постоянном давлении и проверить справедливость равенства (V1/V2)=(T1/T2) Это можно осуществить, используя воздух при атмосферном давлении.

Пробирка открытым концом вверх помещается на 3 минуты в цилиндрический сосуд с горячей водой. В этом случае объем воздуха V1, равен объему стеклянной пробирки, а температура Т₁ - температуре горячей воды. Это - первое состояние.

Чтобы при переходе воздуха в следующее состояние его количество не изменилось, открытый конец пробирки, находящейся в горячей воде, плотно закрывают пробкой. После этого пробирку вынимают из сосуда с горячей водой и пробирку, закрытым концом вниз отпускают в стакан с водой комнатной температуры, а затем прямо под водой вытаскивают пробку.

По мере охлаждения воздуха в пробирке вода в ней будет подниматься. После прекращения подъема воды в пробирке объем воздуха в ней станет равным, а давление p = pатм. – pgh. Чтобы давление воздуха в трубке вновь стало равным атмосферному, необходимо изменять глубину погружения трубки до тех пор, пока уровни воды в трубке и в сосуде не выровняются. Это будет второе состояние воздуха.

Отношение объемов воздуха в трубке в первом и втором состояниях можно заменить отношением высот воздушных столбов в пробирке в этих состояниях, если сечение пробирки постоянно по всей длине

Поэтому в работе следует сравнивать отношения (L1/L2) и (T1/T2). Длина воздушного столба измеряется линейкой, температура - термометром.

Подготовка к работе.

1. Измерьте длину L1 стеклянной пробирки (и соответственно высоту воздушного столба в пробирке).

2. Налить в цилиндр горячую воду.

3. Опустить в цилиндр пробирку запаянным концом вниз и измерить температуру воздуха в ней по абсолютной шкале (T1), для этого термометр опустите в пробирку на 3-4 минуты.

4. Не вынимая пробирку из горячей воды зажать отверстие пальцем, быстро заменить горячую воду холодной и опустить пробирку в холодную воду запаянным концом вверх (палец убрать тогда, когда пробирка будет в воде).

5.Измерить длину воздушного столба в пробирке L2 и температуру воды T2.(см. рис. Г)

6. Вычислите отношения L1/L2 и T1/T2. Значение запишите в таблицу.

7.Вычислите относительные погрешности:

  и , где

8.Вычислите абсолютные погрешности:

9.Сравните отношения

10.Сделайте вывод о справедливости закона Гей-Люссака.

5.Содержание отчета.

Отчет должен содержать:

5.1.Название работы

5.2. Цель работы

5.3. Перечень необходимого оборудования

5.4. Результаты измерений и вычислений

5.5.1.Почему после погружения пробирки в стакан с холодной водой вода в трубке поднимается?

5.5.2 Почему при равенстве уровней воды в пробирке и стакане давление воздуха в ней равно атмосферному?

5.6. Выводы к работе

Список литературы.

1. Жданов Л.С., Жданов Г.Л. Физика (учебник для средних специальных учебных заведений – М. Высшая школа 1995) § 5.1-8 (1)
2. Дмитриева В. Ф. Физика (Учебное пособие для средних специальных учебных заведений – М. Высшая школа 2001) § 1.14-16 (2)