Исследование газовых законов

Слайд 1

Слайд 2

Цель: исследовать газовые законы теоретически и проверить их выполнение с помощью лабораторной работы. Задачи: 1) Изучение основных терминов и определений молекулярной физики, связанных с изучением газовых законов 2) Знакомство с историей открытия газовых законов 3) Провести лабораторную работу по исследованию газовых законов.

Слайд 3

Содержание 1.Введение 2.1.Теоретическая часть §1 Понятие идеального газа §2 Уравнение Менделеева- Клайперона §3 Закон Бойля-Мариотта §4 Закон Гей-Люссака §5 Закон Шарля 2.2. Журнал исследования 3.Заключение 4.Список использованной литературы

Слайд 4

Журнал исследования Цели работы: исследовать изотермический, изобарный и изохорный процессы в газах. Оборудование: 1) пластиковый сосуд (объём 55 мл) 2) медицинский манометр 3) шприц (объём 10 мл) с оцифрованной шкалой 4) два зажима 5) тройник 6) длинная и короткие трубки ПВХ диаметром 4 мм 7) термометр 8) стакан с горячей водой 9) барометр-анероид (Общий объём стеклянного сосуда с трубками составляет 60 мл. Погрешность измерения объёма с учетом соединительных трубок ∆ V=±1 мл, погрешности измерения давления определяются погрешностями барометра ∆ PБ=±3 мм рт ст и манометра ∆ PМ=±1 мм рт ст , термометра ∆ T=±1К

Слайд 5

Опыт 1. Для проверки закона Бойля-Мариотта сравниваем два состояния воздуха в сосуде при комнатной температуре. Первое состояние соответствует атмосферному, которое фиксируется по барометру и объему в 70мл (поршень шприца выдвинут до отметки 10 мл). При этом оба зажима сняты. Для получения второго состояния воздуха ставим зажим (2) и уменьшаем объем воздуха в сосуде, вдвигая поршень до отметки 2мл. Затем сравниваем произведения объема и давления воздуха в сосуде с учетом погрешностей измерений и вычислений.

Слайд 6

P1 V1 = P2 V2 , T = const ( комнатная) P1 =750 мм.рт.ст . = 99975Па, (1мм.рт.ст ≈ 133,3 Па, 1 мл =10-6 м³) V1 =60 мл.= 60*10-6м³ V2 =62 мл.= 62*10-6м³ P2 =750+82 мм.рт.ст . =110905,6Па P1 V1 =99975*60*10-6=5998500*10-6=5,99 Па*м³ P2V2 =110905,6*62*10-6+6876147,2*10-6=6,88 Па*м³ Расчет погрешности: ε 1 = ∆ P Б/ P1 +∆ V/ V1 = 0,004 +0,0166 = 0,02066 ( т.е.2,1%) ε 2 = (∆ P М +∆ P Б)/ P2 +∆ V/ V2 =0,004807 + 0,01612 = 0,020936 ( т.е.2,1%)

Слайд 7

Опыт 2 Для проверки закона Гей-Люссака сравниваем два состояния воздуха в сосуде при атмосферном давлении. Для получения первого состояния при комнатной температуре устанавливаем поршень на отметку 2мл, что соответствует объему сосуда в 62 мл. Для получения второго состояния ставим зажим (2) и опускаем стеклянный сосуд в стакан с горячей водой. Выдвигаем поршень, увеличивая объем воздуха в сосуде до тех пор, пока стрелка манометра снова не вернется к нулевому делению, которое соответствует атмосферному давлению. Температуру горячей воды измеряем термометром. Затем вычисляем отношения объема к температуре для двух состояний и с учетом погрешностей проверяем, выполняется ли закон Гей-Люссака.

Слайд 8

V1 / T1 = V2 / T2 P=const. V1 =62 мл = 62*10-6м³ T 1 =19,1º С=292,1 K V2=62,7 мл =62,7*10-6м³ T 2=56ºC=329K V1 / T1 =62*10-6/292,1 = 0,267*10-6 м³/К V2 /T2 =62,7*10-6/329 = 0,1905*10-6 м³/К Расчет погрешности: ε 1 = ∆ T/ T1 +∆ V/ V1 = 0,00342 + 0,01612 = 0,01954 ( т.е.1,9%) ε 2 = ∆ T/ T2 +∆ V/ V2 = 0,003039 + 0,01594 = 0,01898 ( т.е. 1,9%)

Слайд 9

Опыт 3 Для проверки закона Шарля сравниваем два состояния воздуха в сосуде при постоянном объеме в 60 мл (шприц снимают). В первом состоянии воздух в сосуде находится при комнатной температуре и атмосферном давлении. Для получения второго состояния ставим оба зажима на открытые концы трубок и стеклянный сосуд опускаем в стакан с горячей водой. Давление измеряем манометром, температуру горячей воды - термометром. Вычисляем отношения давления к температуре для двух состояний и с учетом погрешностей проверяем, выполняется ли закон Шарля.

Слайд 10

Р1 / T1 = Р2 / T2 V=const. Р1 =750 мм.рт.ст . =110505,7 Па T 1 =19,2º С=292,2 K Р2=800 мм. рт. ст.=106640 Па T 2=60ºC=333K Р1 / T1 =110505,7/292,2 = 378,19 Па/К Р2 / T2 =106640/333 = 320,24 Па/К Расчет погрешности: ε 1 = ∆ T/ T1 + ∆ P Б/ P1 = 0,001711 + 0,004 =0,02 ( т.е. 2%) ε 2 = (∆ P М +∆ P Б)/ P2 +∆ Т/ Т2 =0,005 + 0,003 = 0,008 (т.е. 0,8%)

Слайд 11

Выводы и рекомендации: В своей работе я достиг поставленных целей. А именно: изучил основные теоретические вопросы, необходимые для понимания физического смысла газовых законов и исследовал эти законы в лабораторной работе. По полученным данным, с учётом приведённых погрешностей, можно судить, что законы Бойля-Мариотта, Гей-Люссака и Шарля выполняются. Наибольшая погрешность при проведении опытов получилась при проверке закона Бойля-Мариотта, что связано с погрешностью при измерении объёма с учётом соединительных трубок.

Слайд 12

Литература: • учебник "Физика. 10 класс" под редакцией А.А. Пинского и О.Ф. Кабардина . • Физика. 10 класс. Учебник. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. • Савельев И.В. Курс общей физики. - М.: Наука, 1987 • Свитков. Л. П. Термодинамика и молекулярная физика: факультативный курс: Учебное пособие для учащихся. - 3-е изд., переработ . М.: Просвещение, 1986. - 160с., ил. • Яворский Б.М., Пинский А.А. Основы физики. - М.: Наука, 1974.