Приборы и принадлежности

Газовый термометр

Мобильный CASSY Lab

Термопара

Электрическая нагревательная плитка

Стеклянный мерный стакан

Стеклянный сосуд

Ручной вакуумный насос

Порядок выполнения работы

Рис.2.

1. Откройте заглушку газового термометра, подключите к термометру ручной вакуумный насос.

2. Поверните осторожно термометр как показано слева на рис. 2 и откачайте воздух из него с помощью насоса так, чтобы капелька ртути оказалась в точке a) (см. рис.2).

3. После того как капелька ртути собралась в точке a)поверните термометр отверстием наверх и спустите нагнетенный воздух ручкой b) на насосе (см. рис.2) осторожно, чтобы ртуть не разделилась на несколько капелек.

4. Отсоедините насос от термометра. Отверстие термометра должно оставаться открытым.

5. Нагрейте воду в стеклянном сосуде на плитке до 90°С.

6. Налейте горячую воду в стеклянный сосуд.

7. Поместите в сосуд газовый термометр, закрепив его на штативе.

8. Поместите термопару в воду.

9. Измерьте высоту столба воздуха под капелькой ртути при изменении температуры.

10. Постройте график измеренной зависимости объема столба воздуха от температуры, откладывая по оси абсцисс – температуру в градусах Цельсия.

11. Продолжите график до пересечения с осью абсцисс. Определите температуру пересечения, объясните полученные результаты.

12. По тангенсу угла наклона определите коэффициент объемного расширения газа.

13. Рассчитайте зависимость объема от температуры при постоянном давлении по закону Гей-Люссака и постройте график. Сравните теоретические и экспериментальные зависимости.

Цель работы: Экспериментальным путем проверить верность закона Гей-Люссака Для газа данной массы отношение объема к температуре постоянно, если давление газа не меняется. = соnst при р = соnst. Следовательно, объем газа линейно зависит от температуры при постоянном давлении: V = соnst.Т. Чтобы проверить закон Гей-Люссака, необходимо измерить объем и температуру газа в двух состояниях при постоянном давлении и проверить верность равенства: . Это можно осуществить, используя воздух при атмосферном давлении. Первое состояние: стеклянная трубка открытым концом вверх помещается на 3-5 мин в цилиндрический сосуд с горячей водой (рис. а). В этом случае объем воздуха V₁ равен объему стеклянной трубки, а температура - температуре горячей воды Т₁. Чтобы при переходе воздуха в следующее состояние его количество не изменилось, открытый конец стеклянной трубки, находящейся в горячей воде, замазывают пластилином. После следует вынуть трубку из сосуда с горячей водой и замазанный конец быстро опускают в стакан с водой комнатной температуры (рис. б). Затем прямо под водой снимают пластилин. По мере охлаждения воздуха в трубке вода в ней будет подниматься. После прекращения подъема воды в трубке (рис. в) объем воздуха будет У₂<У1 давление р = р_атм - р_дП. Чтобы давление воздуха стало равным атмосферному, надо погружать трубку в стакан до тех пор, пока уровень воды в трубке и стакане не выровняются (рис. г). Это второе состояние при Т2 окружающего воздуха. Отношение объемов необходимо заменить отношением высот воздушных столбов в трубке, если сечение постоянно по всей длине В работе следует сравнить и .

Необходимые инструменты для измерения: линейка, термометр.

Используя ученическую линейку мы делаем замер длины 11 и 12. С помощью термометра мы замеряем температуру окружающего воздуха Т2. Для дальнейшего заполнения таблицы проведем следующие вычисления: 1) А01 - абсолютная погрешность отсчета А01 = 0,5. 2) Максимальная абсолютная погрешность находится по формуле: А1 = А и I + А 01 = 1 + 0,5 = 1,5. 3) Т, = 273 + I, = 273 + 60= 333.

Относительная погрешность

Вывод: Исходя из проведенных выше опытов, становится ясно, что закон Гей-Люссака, выраженный равенством, в данном случае является верным. Что мы и доказали этой лабораторной работой.