Лабораторная работа "Исследование изохорного процесса" 10 класс

Лабораторная работа № 14 Тема: Исследование изохорного процесса (закон Шарля) Цель: экспериментально установить взаимосвязь давления и температуры газа определённой массы в различных его  состояниях Оборудование: трубка­резервуар с двумя кранами, манометрическая трубка, термометр, калориметр, измерительная лента,  мерный цилиндр, стержень штатива с муфтой и лапкой, лоток, укладочный короб Дополнительное оборудование: барометр – анероид (один на класс) Пояснения к работе В ходе работы ученики определяют давление и температуру определённого количества газа в двух его состояниях. Причём во второе состояние газ переводят из первого путём охлаждения при постоянном объёме. Исследуемым газом является нагретый воздух, находящийся внутри эластичной трубки­ резервуара с кранами. Один кран закрывают, другой оставляют открытым. Для нагревания трубку помещают в стакан калориметра.  Укладывать её начинают с закрытым  краном виток  к витку, вплотную к стенке стакана. Затем в калориметр наливают тёплую воду. Уровень воды должен располагаться не более, чем в 5­10 мм над концом с открытым краном. Низкий   уровень   воды   над   краном   необходим,   чтобы   потом   можно   было   пренебречь гидростатическим   давлением   воды   при   определении   давления   воздуха   в   трубке.   Температура тёплой воды не должна превышать комнатную более, чем на 10­120С (иначе изменение давления воздуха в трубке будет значительным, что длины трубки не хватит для его измерения). При контакте с тёплой водой воздух в трубке станет прогреваться. Протяжённая поверхность трубки обеспечит равномерный прогрев всего воздушного столба за 1,5 ­2мин. При нагреве объём воздуха будет увеличиваться и из крана станут выходить пузырьки (пока температура в трубке не сравняется с температурой воды). Как только выделение пузырьков прекратиться, кран закрывают. Воздух, оставшийся в трубке, и будет исследуемым газом в первом состоянии:    Его температура = температуре воды в стакане    Давление при образовании последнего пузырька = атмосферному (барометр – анероид) Второе состояние получают путём охлаждения воздуха. Верхний кран закрывают, трубку извлекают из воды и в виде бухты вешают на лапку штатива. Одновременно из воды вынимают и термометр. При контакте с более холодным воздухом класса воздух в трубке начнёт остывать. Поскольку разность температур по условию проведения опыта небольшая, процесс охлаждения займёт 6­7 мин. Затем трубку­резервуар соединяют с манометрической трубкой, соблюдая такую последовательность. Под лапку штатива   ставят   мензурку,   куда   предварительно   налито   10­15   мл   воды   комнатной   температуры.   Свободный   конец манометрической трубки опускают до дна цилиндра. В верхней части трубку зажимают лапкой штатива, но так, чтобы её внутренний   канал   не   закрылся   полностью,   а   нижний   конец   остался   бы   погруженным   в   воду.   Только   после   этого манометрическую трубку с помощью патрубка соединяют с краном трубки­резервуара. Кран плавно открывают. Давление остывшего  воздуха стало меньше атмосферного, поэтому в манометрическую трубку будет втягиваться вода до тех пор, пока давление водяного столба не скомпенсирует уменьшение давления в трубке. О выравнивании температур воздуха снаружи и внутри трубки­резервуара можно судить по поведению поверхности воды, втянутой в манометрическую трубку. Если с течением времени её уровень не меняется, это означает, что достигнуто температурное равновесие и можно приступать к измерению параметров во втором состоянии:    Температура – по показанию термометра      Давление  – по разности атмосферного давления и давления водяного столба, которое рассчитывают, измерив разницу уровней воды в манометрической трубке и цилиндре. Ход работы 1. Р1 – давление воздуха в исходном состоянии Т1 – температура воздуха в исходном состоянии hв – высота подъёма воды в манометрической трубке рв –гидростатическое давление столба воды в манометрической трубке р2 – давление воздуха во втором состоянии Т2 – температура воздуха во втором состоянии 2.Измерьте параметры для первого состояния и занесите в таблицу 3.Измерьте параметры для второго состояния и занесите в таблицу 4.Определите отношение давления к температуре для двух состояний 5.Сделайте вывод о том, насколько изменение параметров газа в проделанном опыте соответствуют закону Шарля Вывод: В результате проведённой работы я научился (лась) __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________