Методика
методическая разработка по физике (7 класс)

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

 ТУВИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА ФИЗИКИ

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ  РАБОТА

 «Методика определения величины абсолютного нуля температуры по шкале Цельсия»

Выполнил:

студент 4 курса ФиА_300

физико-математического факультета

Направление подготовки 44.03.05

Педагогическое образование

с двумя профилями «Физика и астрономия»

Ле Ань Миньевич

Подпись студента:____________

Научный руководитель:

Преподаватель кафедры физики

Имажап М.А.

Подпись руководителя: ___________

Кызыл-2023

Содержание

Введение…………………………………………………………………………...3

Глава I. Теоретическая часть……………………………………………………..4

          1.1 Определение абсолютного нуля Цельсия…………………………….4

          1.2 История экспериментального  получения абсолютного нуля………5

          1.3 Первые расчеты абсолютного нуля температуры…………………..10

          1.4 Абсолютный ноль градуса в рамках квантовой физики……………12

Глава II. Методическая часть…………………………………………………...15

           2.1 Ознакомление теории температуры и абсолютного нуля Цельсия    школьного курса…………………………………………………………………15

                 2.1.1« Тепловое движение. Температура » Перышкин А. В…….15

                    2.1.2 « Абсолютная температура » Г.Я. Мякишев……………….16  

          2.2 Теория, необходимая для проведения опыта……………………….18

          2.3 Подготовка к теоретическому эксперименту и проведение его…..19

Заключение……………………………………………………………………….21

Список использованной литературы…………………………………………...22

Введение

Из базового курса физики каждый учащийся знает, что такое температура. Температура – физическая величина, характеризующая среднюю кинетическую энергию частиц тела, зависящую от скорости хаотического движения частиц.  С понижением температуры тела понижается и средняя кинетическая энергия частиц, следовательно, понижается их скорость. Но что будет, если эти частицы полностью остановятся? Именно таким вопросом задавались многие ученые, в том числе и основоположник русской физической школы М.В. Ломоносов. «Здесь представляется уместным указать и причину расширения тел, которые обыкновенно увеличиваются и уменьшаются соответственно их теплоте. Но так как расширение происходит не непосредственно от теплоты, но от упругости воздуха, включенного в поры тела, то мы оставляем рассмотрение этого явления до другого раза. Далее, нельзя назвать такую большую скорость движения, чтобы мысленно нельзя было представить себе другую, еще большую. Этопо справедливости относится, конечно, и к теплотворному движению; поэтому невозможна высшая и последняя степень теплоты как движения. Наоборот, то же самое движение может настолько уменьшиться, что тело достигает, наконец, состояния совершенного покоя и никакое дальнейшее уменьшение движения невозможно. Следовательно, по необходимости должна существовать наибольшая и последняя степень холода, которая должна состоять в полном прекращении вращательного движения частиц». Низкие температуры интересовали меня уже довольно давно, но только сейчас, с появлением знаний, у меня появилась возможность исследовать этот вопрос.

Основная цель исследования - это экспериментальное определение абсолютного нуля температуры. 

Для поставленной целью были изучены следующие задачи:

1.История получения абсолютного нуля градуса Цельсия

2.Первые расчеты абсолютного нуля температуры

Глава I

Теоретическая часть

1.1 Определение абсолютного нуля Цельсия

Абсолютный ноль температуры — это минимальный предел температуры, которую может иметь физическое тело во Вселенной. Абсолютный нуль служит началом отсчёта абсолютной температурной шкалы, например, шкалы Кельвина . В 1954 году X Генеральная конференция по мерам и весам установила термодинамическую температурную шкалу с одной реперной точкой — тройной точкой воды, температура которой принята 273,16 К (что соответствует 0,01 °C). Так что по шкале Цельсия абсолютному нулю соответствует температура −273,15 °Cили −459,67 °F (по Фаренгейту).

В рамках применимости термодинамики абсолютный нуль на практике недостижим. Его существование и положение на температурной шкале следует из экстраполяции наблюдаемых физических явлений, при этом такая экстраполяция показывает, что при абсолютном нуле энергия теплового движения молекул и атомов вещества должна быть равна нулю, то есть хаотическое движение частиц прекращается, и они образуют упорядоченную структуру, занимая чёткое положение в узлах кристаллической решётки (жидкий гелий составляет исключение). Однако, с точки зрения квантовой физики и при абсолютном нуле температуры существуют нулевые колебания, которые обусловлены квантовыми свойствами частиц и физического вакуума, их окружающего. При абсолютном нуле система должна находиться в состоянии с наименьшей возможной энергией, то есть все атомы и молекулы должны перестать двигаться и занять стабильные места в узлах кристаллической решетки (за исключением жидкого гелия).

1.2. История экспериментального  получения абсолютного нуля

История длинного и извилистого пути к определению абсолютного нуля начинается с Майкла Фарадея. Имя его известно по многим другим трудам, но в область изучения абсолютного нуля он внес немалый вклад.

Труды Фарадея по изучению абсолютного нуля начались с разложения одного из соединений хлора – гидрата хлора, который он поместил в герметичный сосуд. Этот сосуд состоял из двух спаянных стеклянных трубок. При нагревании этого соединения с одного конца, в холодном конце начиналась образовываться маслянистая жидкость. Впоследствии оказалось, что это был жидкий хлор. При попытке Фарадеем открыть сосуд и использовать эту жидкость, этот сосуд взорвался, и жидкий хлор быстро испарился.  По мере нагревания гидрата хлора в герметически запаянной пробирке из него выделялся газообразный хлор. Не имея выхода наружу, газ все более и более сжимался. А о том, что при достаточном сжатии газы могут перейти в жидкое состояние, было известно уже во времена Фарадея. Так исследователь получил первую холодную жидкость – жидкий хлор, имеющий температуру кипения при нормальном давлении (-34,1)°С.

Но почему жидкость образовывалась именно в холодном конце трубки? И у Фарадея мелькает мысль о том, что в процессе сжижения газа, кроме давления, определенную роль играет и температура. В дальнейшем Фарадей видоизменил опыт, погрузив «холодный» конец трубки в охлаждающую смесь. Гипотеза Фарадея подтвердилась. Кроме хлора, так им были сжижены аммиак, закись азота, углекислый газ, двуокись серы.

В то время считали, что газ можно сжижать либо путем глубокого охлаждения, либо сжимая достаточно высоким давлением. Получить низкие температуры было трудно. Поэтому второй путь казался предпочтительным.

Однако не помогало самое высокое давление, которое можно было получить в лабораторных условиях. И тогда исследователи старались реализовать еще большие давления. Так, например, один из них сжимал кислород и азот почти до двухсот атмосфер, поместив эти газы в специальные цилиндры и погрузив их на глубину около двух километров в океане.

Но ни кислород, ни азот, ни водород не проявляли никаких признаков сжижения, какому бы сжатию их ни подвергали. Многие ученые стали привыкать к мысли, что это так называемые «постоянные газы», то есть газы, не превращающиеся в жидкость ни при каких условиях. Фарадей не разделял подобных взглядов. В своих записках он отмечал, что достигнутое охлаждение, очевидно, недостаточно для сжижения таких газов, как кислород, азот или водород, даже при сколь угодно большом давлении. Ученый выражал уверенность в том, что при более глубоком охлаждении задача сжижения атмосферных газов под давлением будет решена. К сожалению, скорая смерть Фарадея не позволила ему реализовать весь потенциал этой теории, но «эстафету» перехватил Луи Поль Кальете.

( Луи Поль Кальете )

Кальете, подобно многим своим предшественникам, начал эксперименты с попыток сжижения газа под высоким давлением. Первым газом для его опытов послужил ацетилен. Предварительный расчет показал, что для сжижения этого газа при комнатной температуре требуется давление около 60 атмосфер.

Однако перед достижением заданного давления аппаратура неожиданно дала течь, и сжимаемый газ начал просачиваться наружу. Кальете, внимательно следивший за толстостенным стеклянным сосудом с ацетиленом, успел заметить, что немедленно после возникновения течи в сосуде образовалось легкое облачко, которое быстро исчезало.

Сначала Кальете решил, что обнаруженное им явление обусловлено наличием примесей в ацетилене, предположив, что видел капельки воды. Он повторил опыты, использовав химически чистый ацетилен, и снова появилось облачко. Теперь сомнений не оставалось. Исследователь наблюдал именно конденсацию ацетилена.

Не теряя времени, Кальете приступает к экспериментам по сжижению атмосферных газов. Он выбирает кислород, так как этот газ было нетрудно получить в чистом виде. Он сжимает кислород до давления примерно 300 атмосфер и затем подвергает толстостенный стеклянный сосуд с кислородом охлаждению до -29°С, окружив его испаряющейся двуокисью серы.

Аппарат Кальете работал таким способом: ртуть, заключенная в стальном сосуде при помощи гидравлического насоса, может быть вытеснена в стеклянный резервуар, в котором находится изучаемый газ. Этот резервуар имеет продолжение вне стального сосуда в виде узкой трубки; когда давление достигает достаточной величины, ртуть вытесняет газ в верхнюю часть трубки, выдерживающую высокое давление в силу незначительности своего внутреннего сечения. Благодаря объему расширенной части стеклянного сосуда, имеется возможность, оперировать с довольно значительной массой газа и все интересные фазы явления протекают на глазах наблюдателя. Когда Кальете приоткрыл клапан и выпустил из сосуда часть газа, давление его внезапно упало. Расширяясь, газ совершил работу. При этом тепло к газу не подводилось, и по закону сохранения энергии он охладился. Экспериментатор вновь заметил облачко конденсирующихся капель. Так впервые удалось сжижить кислород. Эксперименты Кальете подтвердили вывод Фарадея о том, что для сжижения газов существенное значение имеет не только давление, но и температура.

Исследования, проведенные  Д. И. Менделеевым, показали, что для каждого газа существует предельная температура, выше которой газ не может быть сжижен ни при каком сколь угодно большом давлении. Менделеев назвал эту температуру «абсолютной температурой кипения». В науке это понятие так же известно, как «критическая температура».

Почти одновременно с Кальете сжижение кислорода произвел женевский физик Рауль Пикте, действуя другим методом. Мы уже знаем, что газ, критическая температура которого выше комнатной, можно сжижить сжатием без предварительного охлаждения. Полученная таким образом жидкость используется для охлаждения второго газа, критическая температура которого значительно ниже комнатной, но выше температуры кипения этой жидкости.

Жидкость, полученную после сжижения второго газа, можно использовать для сжижения третьего газа с еще более низкой критической температурой, и т. п. Такой метод получил название каскадного.

Пикте сжижил кислород, использовав в первом каскаде двуокись серы, а во втором каскаде – двуокись углерода.

Сообщения об удачном завершении эксперимента Кальете и Пикте были оглашены на собрании Парижской академии наук 24 декабря 1877 года, а через неделю, в самый канун нового 1878 года, Кальете объявил о сжижении азота (температура кипения -196°С).

В феврале 1883 года польские физики Вроболевский и Ольшевский усовершенствовали аппарат Кальете. А уже в апреле того же года в трубке аппарата «спокойно» кипела голубоватая жидкость.

Стеклянная трубка была изогнута так, что собирающийся в ней жидкий кислород не мог уходить через расширяющуюся верхушку, а удерживался в нижней части трубки.

Далее, для охлаждения трубки использовался жидкий этилен, кипящий не при атмосферном давлении, как это было в экспериментах Кальете, а при давлении в 25 миллиметров ртутного столба, то есть в тридцать раз меньшем. Температура была понижена до -130°С.

После того как в трубку был введен кислород под высоким давлением, сквозь прозрачную стенку можно было увидеть капельки жидкости, которые, скатываясь, собирались на донышке. Кислород был сжижен без использованного Кальете первоначального расширения газа. Новая установка позволяла сохранять полученную жидкость в устойчивом состоянии довольно долгое время. Продемонстрировав такую возможность  сохранения жидкого кислорода и жидкого азота, польские физики создали предпосылки для исследования этих холодных жидкостей, их практического применения и дальнейшего продвижения по пути к абсолютному нулю.

3.  Первые расчеты абсолютного нуля температуры

Первые расчеты температуры абсолютного нуля проводились еще в XVIII веке французским физиком Гийомом Амонтоном, русским ученым Михаилом Ломоносовым и немецким ученым Иоганном Генрихом Ламбертом, которые предполагали, что существует предельная степень холода, при которой воздух теряет всю свою упругость.

(Гийом Амонтон, Михаил Ломоносов, Иоанн Ламберт)

Чтобы вычислить температуру абсолютного нуля, ученые измерили приближение к нулю объема реального газа гелия при температуре -268°C и рассчитали, на сколько еще градусов нужно охладить этот газ, чтобы объем стал равен нулю.

С точки зрения квантовой физики, однако, при абсолютном нуле существуют нулевые колебания, обусловленные квантовыми свойствами вакуума и частиц.

Как известно, температура – понятие довольно условное, она отражает среднюю энергию всех частиц рассматриваемого вещества. При этом энергия может быть высокой и низкой. При обычных для нас температурах подавляющее большинство частиц имеют низкую энергию. При повышении температуры доля высокоэнергетических частиц растет, а при планковской температуре (~1032 К) достигает ста процентов. Все это характерно для систем, находящихся в термодинамическом равновесии. Согласно третьему началу термодинамики, достижение абсолютного нуля, при котором энтропия системы равна нулю, а тепловые колебания частиц отсутствуют, невозможно.

Абсолютный ноль — это одна из концепций с интригующим названием и обманчиво простым определением. До наступления эры квантовой механики определение абсолютного нуля действительно было предельно простым. Молекулярно-кинетическая теория выявила статистическую связь между движениями атомов и молекул и температурой, и природу температуры стало возможно представить наглядно: чем быстрее движутся молекулы, тем выше температура, и наоборот. При такой картине нетрудно догадаться, что имеется нижний предел температуры, по достижении которого атомы и молекулы перестают двигаться окончательно. Значение абсолютного нуля оказалось равным –273°C.                                                        

1.4 Абсолютный ноль градуса в рамках квантовой физики

В рамках квантовой механики значение абсолютного нуля не изменилось, однако в корне изменилось наше представление о том, как ведут себя атомы. Если бы атомы просто остановились как вкопанные, мы бы, в таком случае, могли одновременно измерить их скорость и местоположение с абсолютной точностью, а это — нарушение принципа неопределенности Гейзенберга. Поэтому даже при абсолютном нуле атом должен представляться нам слегка расплывчатым, если использовать волновое представление о нем, или слегка колеблющимся, если использовать корпускулярную концепцию. Поэтому нам следует говорить, что при абсолютном нуле атом не прекращает всякое движение, а лишь приходит в такое колебательное состояние, при котором он более не способен отдавать энергию вовне (такая остаточная энергия атома называется энергией нулевой точки). Конечный же итог, с макроскопической точки зрения, остается неизменным: имеется минимальное значение возможной температуры вещества, и оно равно всё тем же –273°С.        На самом деле, существование энергии нулевой точки хорошо иллюстрирует весьма интересный момент в квантовой теории. При стремлении температуры к абсолютному нулю волновая природа материи (см. Уравнение Шрёдингера) становится всё очевиднее и важнее, а квантово-механические эффекты начинают преобладать над эффектами классической механики, при которых атом ведет себя подобно бильярдному шару.                Так получилось, что –273°С — единственная температура, фигурирующая в фундаментальных физических законах. Она же используется и в определении температурной шкалы Кельвина, которая в основном используется в точных науках. За ноль в ней принимается абсолютный ноль, а единичное деление шкалы принимается равным 1° по привычной шкале Цельсия. Таким образом, по шкале Кельвина абсолютный ноль равен 0 К, точка замерзания воды приходится на 273 К, а комнатная температура составляет около 300 К.                                                Третье начало термодинамики просто констатирует, что абсолютный ноль недостижим — и в этом он похож на скорость света: материальное тело может сколь угодно близко подойти к нему, но достичь — никогда. Дело в том, что чем ближе система подходит к абсолютному нулю температуры, тем больше работы нужно затратить на ее дальнейшее охлаждение. На самом деле, в лабораторных условиях ученым удавалось получать температуры предельно близкие к нулевой. Сегодня температуры, отстоящие от абсолютного нуля на миллиардные доли градуса, можно получить практически в любой криогенной лаборатории.                                                Способов понижения температуры материального тела имеется достаточно много. Можно испарять жидкость с его поверхности, и она будет отнимать теплоту у тела — именно поэтому люди потеют в жару. Можно резко расширять газ, находившийся под высоким давлением, — вот почему охлаждается аэрозольный баллончик, когда вы долго выпускаете из него содержимое. Подобными методами ученые доводят температуру до уровня нескольких градусов выше абсолютного нуля.Однако, чтобы получить по-настоящему сверхнизкие температуры, приходится надолго подвешивать незначительное количество атомов вещества в сильных электростатических и магнитных полях. После этого подвешенные атомы обрабатываются лазерным лучом определенной длины волны, который сначала заставляет атомы испустить остатки энергии возбужденных электронов в виде световых квантов, а затем — разогнать атомы врозь, как бы распрыскать их из аэрозольного баллончика. Именно так сегодня получаются температуры порядка нескольких нано-кельвинов (1нК = 10–9 К). Однако, как далеко ни пошло бы развитие нашей техники, третье начало термодинамики говорит нам, что мы не только не перейдем барьера абсолютного нуля, но даже не достигнем его.

Один физик с хорошим чувством юмора дал собственные формулировки трех начал термодинамики:                                                                Первое начало термодинамики: Вам не выиграть.                                        Второе начало термодинамики: Вам не сыграть вничью.                                Третье начало термодинамики: Вам даже сыграть не дадут.                В настоящее время в системе СИ термодинамическую шкалу Цельсия определяют через шкалу Кельвина:

t (°С) = Т (К) – 273.15.

По шкале Цельсия температура воды равна ≈ 0.008 °C и, следовательно, точка замерзания воды при давлении в 1 атм. очень близка к 0 °C.                 Точка кипения воды, изначально выбранная Цельсием в качестве второй реперной точки со значением, по определению равным 100 °C, утратила свой статус одного из реперов.                                                                         По современным оценкам температура кипения воды при нормальном атмосферном давлении в термодинамической шкале Цельсия составляет ≈ 99,975 °C.

Глава 2.

Методическая часть

2.1 Ознакомление теории температуры и абсолютного нуля Цельсия школьного курса

2.1.1 « Тепловое движение. Температура » Перышкин А. В. 

В окружающем нас мире происходят различные явления, которые связанны с нагреванием и охлаждением тел. Такими словами, как «холодный», «тёплый» и «горячий», мы указываем на различную степень нагретости тел, или, как говорят в физике, на различную температуру тел. Температура горячей воды выше температуры холодной. Температура воздуха летом выше, чем зимой. Температуру тел измеряют с помощью термометра и выражают в градусах Цельсия (°С). Известно, что диффузия при более высокой температуре происходит быстрее. Это означает, что скорость движения молекул и температура связаны между собой. При повышении температуры скорость движения молекул увеличивается, при понижении — уменьшается. Следовательно, температура тела зависит от скорости движения молекул. Явления, связанные с нагреванием или охлаждением тел, с изменением температуры, называются тепловыми. К таким явлениям относятся, например, нагревание и охлаждение воздуха, таяние льда, плавление металлов и др.        В тепловом движении участвуют все молекулы тела, поэтому с изменением характера теплового движения изменяется и состояние тела, его свойства. Так, при повышении температуры лёд начинает таять, превращаясь в жидкость.                                                                                 Температура тела находится в тесной связи со средней кинетической энергией молекул. Чем выше температура тела, тем больше средняя кинетическая энергия его молекул. При понижении температуры тела средняя кинетическая энергия его молекул уменьшается.

2.1.2  « Абсолютная температура »Г.Я. Мякишев

С помощью уравнения состояния идеального газа можно исследовать процессы, в которых масса газа и один из трёх параметров — давление, объём или температура — остаются неизменными.

Отметим, что в действительности ни один процесс не может протекать при строго фиксированном значении какого-либо параметра. Всегда имеются те или иные воздействия, нарушающие постоянство температуры, давления или объёма. Лишь в лабораторных условиях удаётся поддерживать постоянство того или иного параметра с высокой точностью, но в действующих технических устройствах и в природе это практически неосуществимо. Изопроцесс — это идеализированная модель реального процесса, которая только приближённо отражает действительность.                Для поддержания температуры газа постоянной необходимо, чтобы он мог обмениваться теплом с большой системой — термостатом. Иначе при сжатии или расширении температура газа будет меняться. Термостатом может служить атмосферный воздух, если температура его заметно не меняется на протяжении всего процесса. Согласно уравнению состояния идеального газа , если масса газа не изменяется, в любом состоянии с неизменной температурой произведение давления газа на его объём остаётся постоянным:                                                                                                                        pV = const при Т = const.           

Этот вывод был сделан английским учёным Р. Бойлем (1627—1691) и несколько позже французским учёным Э. Мариоттом (1620—1684) на основе эксперимента. Поэтому он носит название закона Бойля—Mapиоттa

Различным постоянным температурам соответствуют различные изотермы. При повышении температуры газа давление согласно уравнению состояния (10.4) увеличивается, если V = const. Поэтому изотерма, соответствующая более высокой температуре Т2, лежит выше изотермы, соответствующей более низкой температуре Т1 (см. рис. 10.1).                        Для того чтобы процесс происходил при постоянной температуре, сжатие или расширение газа должно происходить очень медленно. Дело в том, что, например, при сжатии газ нагревается, так как при движении поршня в сосуде скорость и соответственно кинетическая энергия молекул после ударов о поршень увеличиваются, а следовательно, увеличивается и температура газа. Именно поэтому для реализации изотермического процесса надо после небольшого смещения поршня подождать, когда температура газа в сосуде опять станет равной температуре окружающего воздуха.                        Кроме этого, отметим, что при быстром сжатии давление под поршнем сразу становится больше, чем во всём сосуде. Если значения давления и температуры в различных точках объёма разные, то в этом случае газ находится в неравновесном состоянии и мы не можем назвать значения температуры и давления, определяющие в данный момент состояние системы. Если систему предоставить самой себе, то температура и давление постепенно выравниваются, система приходит в равновесное состояние.

2.2 Теория, необходимая для проведения опыта

Использовать газовый термометр для измерения температур предлагал еще Г. Галилей. Позднее для установления экспериментальной зависимости давления газа от температуры установку с газовым термометром использовал французский физик Ж. Шарль в 1787 году. Нужно сказать, что тогда же, в 1787 году, за 15 лет до открытия Гей-Люссаком закона зависимости давления от объема, Ж. Шарль установил эту зависимость, но он своевременно не опубликовал свои работы. Согласно закону Шарля, давление данной массы газа при постоянном объёме прямо пропорционально абсолютной температуре. 

P=p0γT

Где р0 – давление газа при температуре 273К, а коэффициент γ, называемый температурным коэффициентом расширения газа, равен температурному коэффициенту объёмного расширения: 

γ=1/273 К^(-1)

2.3  Подготовка к теоретическому эксперименту и проведение его

Оборудование: манометр, колба, лед, спиртовка

Началом эксперимента будет  изучение поведения стрелки манометрапри разных температурах. Так как процессы, происходящие в колбе изохорные (объем газа не изменяется), то при изменении температуры меняется только давление. Установку нужно будет охладить ниже 0 градуса и тогда убедимся, что при понижении температуры воздуха в колбе давление понижается, стрелка манометра уходит вправо от нуля.  

Для  получения экспериментальных значений требовалась калибровка манометра. Значение «0» на манометре соответствует значению атмосферного давления  767 мм рт. ст., определенному по барометру в день эксперимента. Погрешность давления равна ±2 мм.рт.ст. Показания манометра в пределах ±10 мм.рт.ст  не могут быть сняты из-за отсутствия делений на шкале, следовательно погрешность в пределах ±20 мм.рт.ст. нужно увеличить до двух значений цены деления. Штрихи со значениями 20 и 300; 40 и 280 мм.рт.ст симметричны относительно нуля, поэтому  значению 300 соответствует (-20) мм.рт ст, и т.д.

Следующим шагом будут эксперименты с отрицательными температурами.  Самым доступным веществом с отрицательной температурой будет лед, его  использовать для понижения температуры воздуха в колбе.

Продолжением эксперимента являлось повышение температуры этого снега до 00С. Когда температура льда поднимется до 00С,  добавить холодной воды, чтобы колба все время была погружена в смесь льда и воды. Затем с помощью нагревателя  постепенно увеличивать температуру воды (и воздуха в колбе) до 102⁰С. В течение всего опыта  делатьизменения давления и температуры, результаты эксперимента представить в виде таблицы.

По полученным данным  построить график зависимости.

Так как при калибровке манометра он показывал 0 при t = 23⁰C, и давление в день проведения эксперимента отличалось от нормального, то рассчитать температурный коэффициент давления по формуле Шарля:

,          

откуда видно, что

,    

следовательно

Представленный график позволит увидеть зависимость температуры от давления и убедиться, что эта зависимость – линейная. На полученной линии было выбрать 2 точки, исходя из значений  

Заключение

Данный метод можно отнести к теоретической части, так как нахождение абсолютного нуля градуса Цельсия сложна и ошибки ( системные, случайные и методические) высоки.

Расхождение с расчетным значением можно объяснить:

• большой погрешностью манометра;
• достаточно быстрым нагреванием, что привело к недостаточному установлению теплового равновесия воздуха в колбе и воды в сосуде. Для снижения погрешности нужно было поместить термометр не в снег или воду, а в колбу, но тогда возникают проблемы герметизации сосуда с воздухом;
• при понижении температуры воздуха в колбе был замечен легкий «туман», что говорит о переходе за точку росы. Следовательно, воздух в колбе имеет влажность, отличную от нуля, что увеличило погрешность измерения.

Таким образом, экспериментально можно получить  значения температурного коэффициента давления газа «γ»и абсолютного нуля,  близкое к теоретическому значению, используя самое простое оборудование

Список использованной литературы

1.Базаров, И.П. Термодинамика: Учебник /И.П. Базаров. СПб.: Лань, 2010

Белов, Г.В. Термодинамика: Учебник и практикум для академического бакалавра /Г.В. Белов. Люберцы:Юрайт,2016

2.Бондарев, Б.В. Курс общей физики. Книга 3: Термодинамика, статистическая физика, строение вещества: Учебник для бакалавров /Б.В. 3.Бондарев, Н.П. Калашников, Г.Г. Спирин. - Люберцы: Юрайт, 2016. 
4. Бондарев, Б.В. Курс общей физики. В 3 кн. Кн. 3. Термодинамика. Статистическая физика. Строение вещества /Б.В. Бондарев. - М.: Высшая школа, 2005. -
5. Борщевский, А.Я. Физическая химия. Т. 1.: Общая химическая термодинамика: Учебник / А.Я. Борщевский. - М.: Инфра-М, 2013.
6. Борщевский, А.Я. Физическая химия. Т. 2.: Статистическая термодинамика: Учебник / А.Я. Борщевский. - М.: Инфра-М, 2017.

7.Иванов, А.Е. Механика. Молекулярная физика и термодинамика: Учебник / А.Е. Иванов, С.А. Иванов. - М.: КноРус, 2016.
8. Иванов, А.Е. Механика. Молекулярная физика и термодинамика: Учебник / А.Е. Иванов, С.А. Иванов. - М.: КноРус, 2012. 

9. Кузнецов, С.И. Физика: Механика. Механические колебания и волны. Молекулярная физика. Термодинамика: Учебное пособие / С.И. Кузнецов. - М.: Вузовский учебник, 2016.
10. Кузнецов, С.И. Физика: Механика. Механические колебания и волны. Молекулярная физика. Термодинамика: Учебное пособие / С.И. Кузнецов. - М.: Вузовский учебник, 2016.
11. Лабскер, Л.Г. Основы физики. Молекулярная физика. Термодинамика: Учебное пособие / Л.Г. Лабскер. - М.: КноРус, 2013.
12. Ланге, В.Н. Физические парадоксы, софизмы и занимательные задачи: Термодинамика / В.Н. Ланге. - М.: КД Либроком, 2019.

13. Борщевский, А.Я. Физическая химия. Т. 2.: Статистическая термодинамика: Учебник / А.Я. Борщевский. - М.: Инфра-М, 2017. - 224 c.
14. Буданов, В.В. Химическая термодинамика: Учебное пособие / В.В. Буданов, А.И. Максимов. - СПб.: Лань, 2017.
15. Гааз, А. Введение в теоретическую физику. Т.1: Механика. Теория электромагнитного поля и света. Термодинамика. Пер. с нем. / А. Гааз. - М.: Ленанд, 2015.
16. Гааз, А. Введение в теоретическую физику: Механика. Теория электромагнитного поля и света. Термодинамика / А. Гааз. - М.: Ленанд, 2015.
17. Дельцов, В.П. Физика: дойти до самой сути! Настольная книга для углубленного изучения физики в средней школе: Термодинамика и молекулярная физика / В.П. Дельцов, В.В. Дельцов. - М.: Ленанд, 2017. 12. 18.Захаров, А.Ю. Теоретические основы физического материаловедения. Статистическая термодинамика модельных систем: Учебное пособие / А.Ю. Захаров. - СПб.: Лань, 2016.

19.https://ru.wikipedia.org/wiki/Абсолютный_нуль_температуры

20.https://indicator.ru/label/absolyutnyj-nol

21.https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/53565

22.https://www.techinsider.ru/editorial/652413-kak-uchenye-rasschitali-znachenie-absolyutnogo-nulya/