Фізика. Рівень стандарту. 10 клас. Бар’яхтар

Лабораторна робота № 6. Дослідження ізотермічного процесу

Мета: дослідивши кілька термодинамічних станів газу за однакової температури, експериментально перевірити закон Бойля — Маріотта.

Обладнання: закрита з одного кінця скляна трубка, висока скляна посудина, заповнена водою, барометр-анероїд (один на клас), штатив із муфтою і кільцем, лінійка.

ВКАЗІВКИ ДО РОБОТИ

Підготовка до експерименту

Зберіть пристрій (див. рисунок); у посудину опустіть трубку відкритим кінцем униз на максимальну глибину.

Експеримент

Результати вимірювань і обчислень відразу заносьте до таблиці.

1. Виміряйте барометром атмосферний тиск ратм, результат подайте в кілопаскалях.

2. Виміряйте висоту l стовпа повітря в трубці.

Зверніть увагу: площа поперечного перерізу трубки є незмінною, тому об’єм V повітря в трубці прямо пропорційний висоті l його стовпа: V ~ l. Тобто для перевірки закону Бойля — Маріотта достатньо довести, що pl = const за будь-якої глибини занурення трубки.

3. Визначте тиск повітря в трубці. Для цього:

  • 1) виміряйте різницю рівнів води в посудині і трубці (h);
  • 2) обчисліть і подайте в кілопаскалях гідростатичний тиск стовпа води висотою h: ргідр= ρgh, де ρ = 1000 кг/м3 — густина води, g = 9,8 м/с2 — прискорення вільного падіння;
  • 3) обчисліть тиск р повітря в трубці: р = ратм + ргідр.

4. Повторіть дослід ще двічі, щоразу зменшуючи глибину занурення.

Номер досліду

Атмосферний тиск ратм, кПа

Висота стовпа повітря l, м

Різниця рівнів води h, м

Гідростатичний тиск pгідр, кПа

Тиск повітря р, кПа

Добуток С = рl, кПа • м

Опрацювання результатів експерименту

1. Для кожного термодинамічного стану повітря в трубці обчисліть добуток тиску і висоти стовпа повітря: С = рl.

Аналіз експерименту та його результатів

За результатами експерименту зробіть висновок, де зазначте: 1) закон, який ви експериментально перевіряли; 2) величини, які вимірювали; 3) результат перевірки; 4) причини похибки; 5) величину, вимірювання якої дає найбільшу похибку.

Творче завдання

Чи зміняться результати експерименту, якщо для його проведення використати трубку з більшою або меншою площею поперечного перерізу? Якщо зміняться, то як? Обґрунтуйте свою відповідь. Виконайте експериментальну перевірку свого припущення, запишіть результати.