Лабораторная работа №2 Тема: Опытная проверка закона Бойля-Мариотта

Тема: Опытная проверка закона Бойля-Мариотта

Цель работы: Исследовать, как изменяется объем определенной массы газа (при постоянной температуре) при изменении давления, и установить соотношение между ними.

Оборудование: Стеклянный цилиндр высотой 40 см с водой; стеклянная трубка, закрытая с одного конца; барометр-анероид БР-52, штатив универсальный.

Теоретические сведения

Закон Бойля-Мариотта можно сравнительно просто проверить с помощью несложного оборудования. Если в цилиндр с водой 1 опустить открытым концом вниз трубку 2, то воздух в ней будет находиться под давлением, равным атмосферному, плюс гидростатическое давление столбика воды высотой h. Плотность воды в 13,6 раз меньше плотности ртути,  поэтому столбик воды высотой h мм создает давление равное давлению столбика ртути высотой  мм. Воздух в трубке будет под давлением . Где Н – атмосферное давление, выраженное в миллиметрах ртутного столба, h – разность уровней воды, измеренная в миллиметрах, в цилиндре и трубке.  Объем воздуха в трубке , где l – длина столбика воздуха, а S – площадь поперечного сечения. Но поскольку площадь поперечного сечения трубки (а следовательно, и воздушного столбика) постоянная, то числовое значение l можно принять за значение объема V  в условных единицах. При изменении глубины погружения трубки изменяется объем и давление воздуха в ней. Исследуйте зависимость между этими величинами.

Порядок выполнения работы:

1.                 Измерьте барометром атмосферное давление H в мм рт. ст. (под таким давлением находится воздух в трубке до ее погружения в воду)

2.                 Погрузите в воду трубку открытым концом вниз на максимальную глубину. Измерьте длину столбика воздуха в трубке l и разность уровней воды в ней и цилиндре h.

3.                 Повторите измерения l и h для двух меньших глубин погружения трубки.

4.                 Вычислите произведения  для всех трех опытов, сравните их, сделайте вывод.

5.                 Вычислите абсолютную  и относительную  погрешности измерения.

6.                 Результаты измерения и вычислений запишите в таблицу:

7.                 Сделайте вывод.

Контрольные вопросы:

1.                 Почему во время опыта не следует держать трубку рукой?

2.                 От чего зависит постоянная С в законе Бойля-Мариотта?

3.                 Имеет ли существенное значение для эксперимента площадь поперечного сечения трубки?

4.                 Запишите уравнение состояния идеального газа.

5.                 Сформулируйте и запишите объединенный газовый закон.

6.                  Перечислите основные макроскопические характеристики идеального газа, укажите единицы их измерения.

7.                  Какие приборы для измерения давления вы знаете? В чем их отличие?

8.                 Что такое изопроцессы?  Перечислите и опишите их.

9.                 Получите выражение объединенного газового закона из уравнения Менделеева-Клапейрона. Объясните логическую цепочку.

10.              Вычислите массу 1 м3 азота (N2) при температуре 100С и давлении 770 мм рт. ст.

11.              Давление данной массы идеального газа увеличилось в 2 раза, а его абсолютная температура уменьшилась в 4 раза. Как изменился объем этого газа?