Лабораторна робота № 7. Вивчення одного з ізопроцесів

 Мета: дослідити, як змінюється об’єм певної маси газу за сталої температури зі зміною тиску, встановити співвідношення між ними та перевірити справедливість закону Бойля-Маріотта. Обладнання: скляний циліндр висотою 40 см із водою, скляна трубка довжиною 40–50 см, закрита з одного кінця, вимірна лінійка з міліметровими поділками, барометр-анероїд БР-52 (один на клас), штатив універсальний. 

Правила техніки безпеки. 

1. Приступати до виконання роботи можна тільки з дозволу вчителя. 

2. Будьте особливо обережними при користуванні скляним посудом і приладами. 

3. Після закінчення роботи наведіть порядок на робочому місті. 

Теоретичні відомості.

 Закон Бойля-Маріотта можна перевірити наступним чином. У циліндр з водою на певну глибину потрібно занурити трубку довжиною 60 см відкритим кінцем донизу. Повітря в ній перебуватиме під тиском, який дорівнюватиме сумі атмосферного тиску, який був у трубці до занурення, та додатково гідростатичного тиску стовпчика води висотою h, на скільки занурено трубку. Для спрощення обчислень атмосферний тиск і тиск стовпчика води доцільно вимірювати в мм рт. ст. Так як густина води в 13,6 рази менша за густину ртуті, тому стовпчик води висотою h мм створює такий самий тиск, як стовпчик ртуті висотою h/13,6 мм. Повітря в трубці буде під тиском

де p₀ – атмосферний тиск, виражений у міліметрах ртутного стовпчика, 

 h – різниця рівнів води у циліндрі і в трубці, виміряна в міліметрах. 

Об’єм повітря в трубці обчислюють за формулою V = S l, де l – довжина стовпчика повітря, a S – площа його поперечного перерізу. Оскільки площа поперечного перерізу трубки (а значить, і повітряного  стовпчика) стала, її числове значення можна прийняти за значення V в умовних одиницях. Під час лабораторної роботи ми повинні переконатися в тому, що хоч зі зміною глибини занурення трубки змінюються об’єм і тиск повітря в ній, але добуток об’єму повітря на його тиск у трубці залишається сталими.

Порядок виконання роботи 

1. Виміряйте барометром атмосферний тиск у класі p₀ у мм. рт. ст. та результат вимірювання запишіть у таблицю. (Під таким тиском перебуває повітря в трубці до її занурення у воду.)

6. Обчисліть величину тиску повітря в трубці при занурені за формулою

 та результат обчислень запишіть у таблицю. 

7. Обчисліть добуток тиску повітря в трубці р на його довжину в трубці l: С = p · l. Результат обчислень запишіть до таблиці. 

8. Повторіть дії, які описані в пунктах 4–7 для іншої глибини занурення трубки у воду, а результати вимірювань та обчислень запишіть до таблиці. 

 9. Використовуючи таблицю «Основні формули для обчислення похибок», що на сторінці 7, обчисліть абсолютну та відносну похибки проведеного вимірювання. 

Висновок. 

У висновку вкажіть: 

а) яку закономірність визначали у даній лабораторній роботі; 

 б) який фізичний зміст цієї закономірності 

 в) поясніть причини похибок і неточностей під час проведених вимірювань

Додаткове експериментальне завдання 

Проспостегігайте явище і поясніть його фізичний зміст. Якщо з дна високої скляної посудини, що наповнена водою, пускають кульку повітря і спостерігають за її рухом. Який характер її руху?