СВОЙСТВА ГАЗОВ, ЖИДКОСТЕЙ, ТВЕРДЫХ ТЕЛ*

Урок № 10

Тема. Лабораторная работа «Изучение закона Бойля-Мариотта»

Цель работы: исследовать, как изменяется объем определенной массы газа при постоянной температуре с изменением давления, и установить соотношение между ними.

Оборудование: стеклянный цилиндр высотой 40 см с водой, стеклянная трубка длиной 40-50 см, закрытая с одного конца, мерная линейка с миллиметровыми делениями, барометр-анероид БР-52 (один на класс), штатив универсальный.

Краткие сведения

Закон Бойля-Мариотта можно сравнительно просто проверить с помощью несложного оборудования. Если в цилиндр с водой опустить открытым концом вниз трубку, воздух в ней будет находиться под давлением, которое равно атмосферному плюс гидростатическое давление столба воды высотой h. Для упрощения вычислений атмосферное давление и давление столба воды целесообразно измерять в мм рт. ст. Плотность воды в 13,6 раза меньше плотности ртути, поэтому столбик воды высотой h мм создает такое же давление, как столбик ртути высотой h/13,6 мм.

Воздух в трубке будет под давлением

где Н - атмосферное давление, выраженное в миллиметрах ртутного столба, h - разность уровней воды, измеренная в миллиметрах, в цилиндре и в трубке.

Объем воздуха в трубке V = Sl, где l - длина столбика воздуха, a S - площадь его поперечного сечения. Поскольку площадь поперечного сечения трубки (а значит, и воздушного столбика) стала, ее числовое значение можно принять за значение V в условных единицах. С изменением глубины погружения трубки меняются объем и давление воздуха в ней. Исследуйте зависимость между этими величинами.

ХОД РАБОТЫ

1. Измерьте барометром атмосферное давление Н (в мм. рт. ст.). (Под таким давлением находится воздух в трубке до ее погружения в воду.)

2. Опустите в воду трубку открытым концом вниз на максимальную глубину. Измерьте длину l и h для двух меньших глубин погружения трубки.

3. Вычислите произведения для всех трех опытов, сравните их; сделайте вывод.

4. Вычислите абсолютную ΔС и относительную ΔС/C погрешности измерений.

5. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу такого вида:

Контрольные вопросы

1. Почему во время опыта не следует держать трубку рукой?

2. От чего зависит стала С в законе Бойля-Мариотта?

3. Имеет существенное значение для опыта площадь поперечного сечения трубки?