Физика. Уровень стандарта. 10 класс. Барьяхтар

Лабораторная раабота № 6. Исследование изотермического процесса

Цель: исследовав несколько термодинамических состояний газа при одинаковой температуре, экспериментально проверить закон Бойля — Мариотта.

Оборудование: запаянная с одного конца стеклянная трубка, высокий стеклянный сосуд, заполненный водой, барометр-анероид (один на класс), штатив с муфтой и кольцом, линейка.

УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ

Подготовка к эксперименту

Соберите устройство (см. рисунок); в сосуд опустите трубку открытым концом вниз на максимальную глубину.

Эксперимент

Результаты измерений и вычислений сразу заносите в таблицу.

1. Измерьте барометром атмосферное давление p_атм, результат представьте в килопаскалях.

2. Измерьте высоту l столба воздуха в трубке.

Обратите внимание: площадь поперечного сечения трубки неизменна, поэтому объем V воздуха в трубке прямо пропорционален высоте l его столба: V ~ l. То есть для проверки закона Бойля — Мариотта достаточно доказать, что pl = const при любой глубине погружения трубки.

3. Определите давление воздуха в трубке. Для этого:

• 1) измерьте разницу уровней воды в сосуде и трубке (h);
• 2) вычислите и представьте в килопаскалях гидростатическое давление столба воды высотой h: p_гидр = ρgh, где ρ = 1000 кг/м³ — плотность воды, g = 9,8 м/с² — ускорение свободного падения;
• 3) вычислите давление p воздуха в трубке: p = p_атм + p_гидр.

4. Повторите опыт еще два раза, каждый раз уменьшая глубину погружения.

Номер опыта	Атмосферное давление pатм, кПа	Высота столба воздуха l, м	Разница уровней воды h, м	Гидростатическое давление pгидр, кПа	Давление воздуха p, кПа	Произведение C = pl, кПа • м

Обработка результатов эксперимента

1. Для каждого термодинамического состояния воздуха в трубке вычислите произведение давления и высоты столба воздуха: C = pl.

Анализ эксперимента и его результатов

По результатам эксперимента сделайте вывод, в котором укажите: 1) закон, который вы экспериментально проверяли; 2) величины, которые измеряли; 3) результат проверки; 4) причины погрешности; 5) величину, измерение которой дает наибольшую погрешность.

Творческое задание

Изменятся ли результаты эксперимента, если для его проведения использовать трубку с большей или меньшей площадью поперечного сечения? Если изменятся, то как и почему? Выполните экспериментальную проверку своего предположения.