ПРОЕКТ КАШАЕВ АНТОН. Опытная проверка газовых законов

• Название: Опытная проверка газовых законов
• Дата: 14.04.2022
• Размер: 457.56 Kb.
• Имя файла: ПРОЕКТ КАШАЕВ АНТОН.docx
• Тип: Научно-исследовательская работа; #472737
• страница: 3 из 4

манометрическая трубка (2). Манометрическая трубка во время эксперимента соединяется с одним из кранов трубки-резервуара и используется для измерения давления воздуха.

3.2 ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗОТЕРМИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
Цель работы: экспериментально проверить соотношение между объемом и давлением газа определенной массы при его изотермическом расширении V₁р₁ = V₂р₂ в соответствии с законом Бойля-Мариотта.

Оборудование: мановакуумметр, сифон для изучения свойств газов, резиновый шланг.

Указания к работе.

Объектом изучения является воздух, находящийся внутри сифона. В начале работы при закрытых кранах мановакуумметра сифон максимально сжат, его верхний торец устанавливается на уровне 4-го деления шкалы сифона. Открыв правый кран мановакуумметра, измеряют давление p₁ (1 кг·с/см² = 0,98066·10⁵ Па) сжатого воздуха. Правый кран закрывают.

Параметры воздуха в начальном состоянии: давление р₁ измеряется с помощью мановакуумметра, объем V₁ равен объему внутренней полости сифона, температура Т соответствует температуре воздуха в помещении класса. Параметры воздуха при постепенном расширении: объемы V_2-4 равны объемам внутренней полости сифона после его растягивания с помощью винта до уровня 5, 6, 7-го делений шкалы сифона. При этом для каждого нового объема

воздуха фиксируется значение давлений p_2-4, температура Т не изменится. Объем внутренней полости сифона определяется по формуле V = hS, т.к. поперечное сечение сифона одинаково по всей длине, объем воздуха удобно вычислять в условных единицах по длине воздушного столба с помощью шкалы.

З авершив измерения, находят произведения h₁р₁, h₂р₂, h₃p₃, h₄p₄ сравнивая полученные значения, делают вывод о справедливости закона Бойля-Мариотта.

Порядок выполнения работы:

1. Соберите установку по рисунку, соединив с помощью шланга мановакуумметр с сифоном.

2. При закрытых кранах мановакуумметра максимально сожмите сифон, установив его верхний торец на уровне 4-го деления шкалы сифона. Откройте правый кран мановакуумметра и измерьте давление p₁ (1 кг·с/см² = 0,098066 МПа) сжатого воздуха. Правый кран закройте.

4. Увеличивайте объем воздуха в сифоне, постепенно устанавливая его верхний торец на уровне 5, 6, 7-го делений шкалы сифона. При этом для каждого нового объема воздуха фиксируйте значение давлений p.

5. Рассчитайте значения произведений ph для каждого из состояний газа. Сравните полученные значения, сделайте вывод о справедливости закона Бойля-Мариотта.

6. Результаты вычислений и измерений занесите в таблицу:

№	h, усл. ед.	р, Па	ph, Па·усл. ед.
1	4
2	5
3	6
4	7

7. Постройте графики зависимостей давления от объема p(V) и произведение давления на объем от объема pV(V).
3.3 ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗОБРАНОГО ПРОЦЕССА
Цель работы: экспериментально проверить соотношение между объемом и температурой газа определенной массы при его изобарном нагревании V₁/Т₁ = V₂/Т₂ в соответствии с законом Гей-Люссака.

Оборудование: мановакуумметр, сифон для изучения свойств газов, резиновый шланг, сосуд с кипящей водой на электрической плитке, лабораторный термометр.

Указания к работе.

Объектом изучения является воздух, находящийся внутри сифона. В начале работы при открытых кранах мановакуумметра верхний торец сифона устанавливается на уровне 5-го деления шкалы. Закрыв краны, проверяют устанавливание стрелки мановакуумметра на отметке «0» (т.е. давление внутри сифона равно атмосферному давлению).

Параметры воздуха в начальном состоянии: давление р равно атмосферному давлению, объем V₁ равен объему внутренней полости сифона, температура Т₁ соответствует температуре воздуха в помещении класса. Сифон опускают в сосуд с водой комнатной температуры и ставят сосуд на электрическую плитку. При нагревании воды в сосуде и воздуха в сифоне его давление постепенно начинает увеличиваться. Помешивая воду в сосуде, измеряют ее температуру несколько раз, например, через каждые 20°С. Поворачивая винт, изменяют объем сифона, а следовательно, и объем воздуха таким образом, чтобы давление оставалось постоянным, т.е. равнялось атмосферному.

Параметры воздуха при постепенном расширении: температура Т измеряется через каждые 20°С, объемы V равны объемам внутренней полости сифона после его растягивания с помощью винта, давление р поддерживается постоянным. Объем внутренней полости сифона определяется по формуле V = hS, т.к. поперечное сечение сифона одинаково по всей длине, объем воздуха удобно вычислять в условных единицах по длине воздушного столба с помощью шкалы. Завершив измерения, находят отношения V₁/Т₁, V₂/Т₂, V₃/Т₃, V₄/Т₄ сравнивая полученные

значения, делают вывод о справедливости закона Гей-Люссака.

Порядок выполнения работы:

1 . Подготовить таблицу для записи результатов измерений и вычислений:

№	t, °С	Т, К	h, усл. ед.	h/Т, усл. ед./К
1
2
3
4

2. Соберите установку по рисунку, соединив с помощью шланга мановакуумметр с сифоном.

3. При открытых кранах мановакуумметра верхний торец сифона установите на уровне 5-го деления шкалы.

4. Закройте краны, стрелка мановакуумметра должна находиться на отметке «0».

5. Измерьте термометром температуру воды в сосуде t₁.

6. Опустите сифон в сосуд с водой, сосуд поставьте на электроплитку, левый кран мановакуумметра откройте.

7. Снимайте показания термометра через каждые 20°С, при каждом новом значении температуры воды измерьте новый объем воздуха в сифоне, поддерживая давление постоянным.

8. Переведите показания термометра в Кельвины: Т = t + 273.

9. Вычислите отношения h₁/Т₁, h₂/Т₂, h₃/Т₃, h₄/Т₄, сравните полученные значения, сделайте вывод о справедливости закона Гей-Люссака.

10. Постройте графики зависимости давления от объема V(Т) и отношения объема к температуре от объема V/Т(Т).

3.4 ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗОХОРНОГО ПРОЦЕССА
Цель работы: экспериментально проверить соотношение между давлением и температурой газа определенной массы при его изохорном нагревании р₁/Т₁ = р₂/Т₂ в соответствии с законом Шарля.

Оборудование: мановакуумметр, сифон для изучения свойств газов, резиновый шланг, сосуд с кипящей водой на электрической плитке, лабораторный термометр.

Указания к работе.

Объектом изучения является воздух, находящийся внутри сифона. В начале работы при открытых кранах мановакуумметра верхний торец сифона устанавливается на уровне 5-го деления шкалы. Закрыв краны, проверяют устанавливание стрелки мановакуумметра на отметке «0» (т.е. давление внутри сифона равно атмосферному давлению). Затем левый кран открывают.

Параметры воздуха в начальном состоянии: давление р равно атмосферному давлению, температура Т₁ соответствует температуре воздуха в помещении класса.

Сифон опускают в сосуд с водой комнатной температуры и ставят сосуд на электрическую плитку. При нагревании воды в сосуде и воздуха в сифоне его давление постепенно начинает увеличиваться. Помешивая воду в сосуде измеряют ее температуру несколько раз, например, через каждые 20°С. Поворачивая винт, изменяют объем сифона, а следовательно и объем воздуха таким образом, чтобы давление оставалось постоянным, т.е. равнялось атмосферному.

Параметры воздуха при постепенном расширении: температура Т измеряется через каждые 20°С, давления р определяют по показаниям мановакуумметра, объем V поддерживается постоянным. Объем внутренней полости сифона определяется по формуле V = hS, т.к. поперечное сечение сифона одинаково по всей длине, объем воздуха удобно вычислять в условных единицах по длине воздушного столба с помощью шкалы.

Завершив измерения, находят отношения р₁/Т₁, р₂/Т₂, р₃/Т₃, р₄/Т₄ сравнивая полученные значения, делают вывод о справедливости закона Шарля.


Порядок выполнения работы:

1. 
   Подготовить таблицу для записи результатов измерений и вычислений
   

№	t, °С	Т, К	р, Па	р/Т, Па/К
1
2
3
4

2. Соберите установку по рисунку, соединив с помощью шланга мановакуумметр с сифоном.

3. При открытых кранах мановакуумметра верхний торец сифона установите на уровне 5-го деления шкалы.

4. Закройте краны, стрелка мановакуумметра должна находиться на отметке «0».

5. Измерьте термометром температуру воды в сосуде t₁.

6. Опустите сифон в сосуд с водой, сосуд поставьте на электроплитку, левый кран мановакуумметра откройте.

7. Снимайте показания термометра через каждые 20°С, при каждом новом значении температуры воды измерьте новое значение давления воздуха в сифоне, поддерживая объем постоянным.

8. Переведите показания термометра в Кельвины: Т = t + 273

9. Вычислите отношения р₁/Т₁, р₂/Т₂, р₃/Т₃, р₄/Т₄, сравните полученные значения, сделайте вывод о справедливости закона Шарля.

10. Постройте графики зависимости давления от объема р(Т) и отношения объема к температуре от объема р/Т(Т).
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА
Результаты эксперимента:

1. h₁ = 4 усл. ед.: р₁ = 0,44 кг·с/см² = 0,431·10⁵ Па

h₂ = 5 усл. ед.: р₂ = 0,35 кг·с/см² = 0,343·10⁵ Па

h₃ = 6 усл. ед.: р₃ = 0,3 кг·с/см² = 0,294·10⁵ Па

h₄ = 7 усл. ед.: р₄ = 0,25 кг·с/см² = 0,245·10⁵ Па

2. h₁р₁ = 0,725·10⁵ Па·усл. ед.

h₂р₂ = 0,715·10⁵ Па·усл. ед.

h₃р₃ = 0,764·10⁵ Па·усл. ед.

h₄р₄ = 0,715·10⁵ Па·усл. ед.

3. Таблица:

№	h, усл. ед.	р, Па	ph, Па·усл. ед.
1	4	0,431·105	0,725·105
2	5	0,343·105	0,715·105
3	6	0,294·105	0,764·105
4	7	0,245·105	0,715·105