Ф – 10 класс. Лабораторная работа Экспериментальная проверка закона Гей-Люссака

Цель работы Экспериментально проверить справедливость соотношения

Оборудование

Прозрачная трубка – резервуар с двумя кранами длиной примерно 200 см и диаметром 4 мм, измерительная лента, термометр, внешний стакан колориметра, сосуды с горячей водой и водой комнатной температуры.

Теоретическая часть

Закон Гей-Люссака определяет взаимосвязь объема и температуры газа данной массы при постоянном давлении (p = const):   . Для проверки закона Гей-Люссака, достаточно измерить объем и температуру газа в двух состояниях при постоянном давлении.

Объектом изучения в работе является воздух, находящийся внутри прозрачной эластичной трубки-резервуара.

Объем воздуха V, равен объему трубки-резервуара V = L∙S, где S – площадь сечения трубки, а L - ее длина. Так как сечение трубки постоянно по всей длине, отношение объемов воздуха в трубке в первом и втором состояниях рационально заменить на отношение длин воздушных столбов в трубке:   . Поэтому в работе следует проверять справедливость равенства:   . Длина воздушного столба определяется измерительной лентой, температура – термометром.

Порядок выполнения работы

1. Измерьте длину гибкой трубки: L₁=________________м.

2. Поместите трубку-резервуар виток к витку в калориметр, предварительно закрыв кран на нижнем конце трубки. Кран, который окажется сверху, должен оставаться открытым.

3. Налейте в калориметр воду, нагретую до температуры 55-60^oС. Вода должна заполнить стакан до уровня, когда открытый кран окажется под водой на глубине 5-10 мм.

4. Из открытого крана начнет выходить воздух. Оставьте трубку в воде до тех пор, пока из открытого крана не перестанут выделяться пузырьки воздуха. Это – первое состояние газа. Измерьте температуру воды. Она будет равна температуре воздуха в трубке: t₁=__________ ⁰С.

5. Параметры газа во втором состоянии измерьте после охлаждения трубки. Для этого придерживая трубку и закрыв верхний кран, слейте теплую воду и заполните стакан холодной водой, следя за тем, чтобы ее уровень над верхним краном оказался таким же, как в первой части опыта.

6. Снова откройте верхний кран прямо под водой. При охлаждении объем воздуха уменьшится, и через открытый кран в трубку поступит некоторое количество воды. Когда температура воды и воздуха станет одинаковой (через 1-2 минуты), приступайте к определению параметров газа в новом состоянии. Измерьте температуру воды. Это будет температура воздуха в трубке: t₂=__________ ⁰С.

7. Вычислите длину столба охлажденного воздуха. Для этого закройте кран, слейте воду, извлеките из калориметра трубку-резервуар. Измерьте длину столба воды в трубке (∆L): ∆L= ______________м

8. Рассчитайте длину столба холодного воздуха: L₂=L₁-∆L.

L₂= __________________________________________м

9. Давление воздуха в трубке в первой и второй части опыта равнялось сумме атмосферного давления и давления небольшого столба воды над открытым краном. Так как уровень теплой и холодной воды не менялся, то эта сумма в ходе опыта тоже не менялась, а значит и давление воздуха в трубке при его охлаждении оставалось постоянным, то есть процесс протекал изобарически.

10. Переведите полученные значения температуры в градусы шкалы Кельвина:

Т = t + 273⁰:

Т₁=__________=________К                Т₂=__________=________К

11. Вычислите отношения:

и  

12. Сравнив полученные значения, сделайте вывод о том, насколько точно изменение параметров газа в проделанном опыте соответствует закону Гей-Люссака:

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

13.  Результаты измерений и вычислений занесите в отчетную таблицу.

Таблица – Результаты измерений и вычислений

14. Сделайте вывод по проделанной работе.