Лабораторная работа № 7. «Экспериментальная проверка закона Гей-Люссака»

Цель работы: экспериментально проверить справедливость соотношения V1 / V2 = T1 / T2







Оборудование: стеклянная трубка, запаянная с одного конца, длиной 600 мм и диаметром 8 — 10 мм; цилиндрический сосуд высотой 600 мм и диаметром 40 — 50 мм, наполненный горячей водой (t ≈ 60 °С); стакан с водой комнатной температуры; пластилин.

Указания к работе.

Чтобы проверить, выполняется ли закон Гей-Люссака, достаточно измерить объём и температуру газа в двух состояниях при постоянном давлении и проверить справедливость равенства V1 / V2 = T1 / T2. Это можно осуществить, используя в качестве газа воздух при атмосферном давлении.

Стеклянная трубка открытым концом вверх помещается вертикально на 3 — 5 мин в цилиндрический сосуд с горячей водой (рис. Л.7, а). В этом случае объём воздуха V1 равен объёму стеклянной трубки, а температура — температуре горячей воды Т1. Это — первое состояние. Чтобы при переходе воздуха во второе состояние его количество не изменилось, открытый конец стеклянной трубки, находящейся в горячей воде, замазывают пластилином. После этого трубку вынимают из сосуда с горячей водой и замазанный конец быстро опускают в стакан с водой комнатной температуры (рис. Л.7, б), а затем прямо под водой снимают пластилин. По мере охлаждения воздуха в трубке вода в ней будет подниматься. После прекращения подъёма воды в трубке (рис. Л.7, в) объём воздуха в ней станет равным V2 < V1, а давление р = pатмρgh. Чтобы давление воздуха в трубке вновь стало равным атмосферному, необходимо увеличивать глубину погружения трубки в стакан до тех пор, пока уровни воды в трубке и стакане не выровняются (рис. Л.7, г). Это будет второе состояние воздуха в трубке при температуре Т2 окружающего воздуха. Отношение объёмов воздуха в трубке в первом и втором состояниях можно заменить отношением высот воздушных столбов в трубке в этих состояниях, если сечение трубки постоянно по всей длине

Поэтому в работе следует сравнить отношения l1 / l2 и T1 / T2. Длина воздушного столба измеряется линейкой, температура — термометром.

Порядок выполнения работы.

  1. Подготовьте бланк отчёта с таблицей 10 для записи результатов измерений и вычислений (инструментальные погрешности определяются с помощью таблицы 1).

Таблица 10

Измерено Вычислено
l1, мм l2, мм t1, °С t2, °С Δиl, мм Δоl, мм Δl, мм T1, K T2, K ΔиT, K ΔоT, K ΔT, K l1/ l2 ε1, % Δ1 T1/ T2 ε2, % Δ2
  1. Подготовьте стакан с водой комнатной температуры и сосуд с горячей водой.
  2. Измерьте длину l1 стеклянной трубки и температуру воды в цилиндрическом сосуде.
  3. Приведите воздух в трубке во второе состояние так, как об этом сказано выше. Измерьте длину l2 воздушного столба в трубке и температуру окружающего воздуха Т2
  4. Вычислите отношения l1 / l2 и T1 / T2, относительные (ε1, и ε2) и абсолютные (Δ1 и Δ2) погрешности измерений этих отношений по формулам
  5. Сравните отношения l1 / l2 и T1 / T2. (см. п. 3 и рис. Л.1 введения к лабораторным работам).
  6. Сделайте вывод о справедливости закона Гей-Люссака.

Домашняя работа.        
Доделать Лабораторную работу № 7