Печать
Категория: Лабораторные работы
Просмотров: 37328

Рейтинг: 5 / 5

Звезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активна
 

Лабораторная работа № 

Тема: Изучение изобарного процесса.

Цель работы: проверка соотношения между изменением объема и температуры определенного количества газа при его изобарном охлаждении.

Оборудование:

Теоретическая часть

В соответствии с законом Гей-Люссака соотношение имеет вид: V1/T1 = V2/T2, где Vи V- объемы, занимаемые данной массой газа соответственно до и после охлаждения, а T1 и T2 - его температуры.

Исследуемым газом в данной работе является воздух, находящийся внутри прозрачной трубки. Для изоляции внутренней полости трубки от внешней среды на концах закреплены специальные краны.

Измерения объема и температуры теплого и холодного воздуха внутри трубки проводят в следующем порядке.lr10-6

Трубку плотно, виток к витку, укладывают внутрь стакана калориметра. Кран, который расположится при этом вблизи дна, предварительно закрывают. Верхний кран оставляют открытым. Затем в калориметр наливают нагретую до 55 - 60 0С воду. Воду заливают так, чтобы открытый кран оказался бы погруженным в нее не более чем на 5-10 мм. По мере прогрева объем воздуха в трубке будет возрастать и из открытого крана станут выходить пузырьки. В момент, когда температура воздуха сравняется с температурой теплой воды, выделение пузырьков прекратится. Это состояние воздуха в трубке принимают за исходное. Температуру воздуха в исходном состоянии T1 можно определить, если измерить температуру воды в стакане. Его объем V1 равен объему внутренней полости трубки.

После измерения температуры теплой воды воздух переводят в состояние с другими параметрами. Для этого закрывают кран, теплую воду сливают и заполняют стакан холодной водой, следя за тем , чтобы ее уровень над верхним краном оказался таким же, как в первой части опыта. После этого кран опять открывают. При охлаждении объем воздуха уменьшится , и через открытый кран в трубку поступит некоторое количество воды. Когда температуры воды и воздуха опять станут одинаковыми (через 1-2 минуты), приступают к определению параметров газа в новом состоянии.

Температуру воздуха вновь определяют по температуре воды. Чтобы определить его объем после охлаждения, закрывают верхний кран, трубку извлекают из калориметра и, удерживая вертикально, резко встряхивают несколько раз. При этом капли воды, попавшие внутрь, сольются и образуют неразрывный столбик. Измерив объем этого водяного столба и вычтя его из внутреннего объема трубки, узнают объем воздуха в конечном состоянии.

Измерение объемов в этой работе удобно проводить в условных единицах по длине ВОЗДУШНОГО или водяного столба: внутренняя полость трубки имеет форму цилиндра и ее объем V = Sl, но площадь поперечного сечения S в ходе опыта не меняется, и , чтобы не измерять эту величину, которая после подстановки в равенство (1) все равно сократится, объем выражают в единицах длины (см. рисунки).

Давление воздуха в трубке в первой и второй части опыта равнялось сумме атмосферного давления и давления небольшого столба воды над открытым краном. Поскольку уровень теплой и холодной воды не менялся, то эта сумма в ходе опыта не менялась, а значит и давление воздуха в трубке при его охлаждении оставалось постоянным, то есть процесс протекал изобарически.

В завершении работы сравнивают отношения объема воздуха к его температуре до и после охлаждения.

Указания к работе

1. Подготовьте таблицу для записи результатов измерений и вычислений:

  l1, см     t1, 0С     T1, 0К     Δl, см     l2, см     t2, 0С     T2, 0К     l1/T1     l2/T2  
значение

2. Измерьте длину воздушного столба в трубке - l1 (рисунок).

3. Закройте один кран и уложите трубку виток к витку в стакан калориметра. Кран на верхнем конце оставьте открытым.

4. Заполните стакан теплой водой и поместите в него термометр.

5. Наблюдайте за выделением пузырьков воздуха из открытого крана. Как только оно прекратится, определите и запишите показание термометра -  t10С.

6. Закройте кран, слейте теплую воду, заполните стакан холодной водой до прежнего уровня и снова откройте кран.

7. Выждав полторы - две минуты, определите и запишите показание термометра - t20С.

8. Закройте кран, слейте воду, извлеките шланг из стакана, встряхните его и измерьте длину столба воды в нем - Δl (рисунок).

9. Вычислите длину столба охлажденного воздуха: l2l1Δl.

10. Переведите записанные показания термометра в градусы Кельвина: Т = t + 273°.

11. Вычислите отношения l1/Tи l2/T и сделайте вывод о том, насколько точно изменение параметров газа в проделанном опыте соответствует закону Гей-Люссака.

12. Укажите причины, повлиявшие на точность полученных результатов.

Контрольные вопросы

  1. Почему процесс охлаждения воздуха в данной работе можно считать изобарным?
  2. Какие условия должны выполняться, чтобы, определяя параметры газа, можно было воспользоваться законом Гей-Люссака?

 

Добавить комментарий

Все в рамках приличия и законодательства РФ...


Защитный код
Обновить

Нравится
Если заметили ошибку, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter