Лабораторная работа №1 (x, 33 Кб)

ПРОВЕРКА УРАВНЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА
Цель
р а б о т ы , экспериментально подтвердить уравнение состояния идеального газа.
О б о р у д о в а н и е , стеклянная трубка, закрытая с одного конца; два цилиндрических
сосуда: стеклянный сосуд с холодной водой,
керамический сосуд с горячей водой;
барометр;
термометр;
линейка.
Описание работы
Сначала трубку опускают в сосуд с горячей водой запаянным концом вниз, а затем — в
сосуд с холодной водой открытым концом вниз (см. рисунок).
Обозначим температуру горячей воды Т1,а холодной — Т2.Тогдадвасостояния воздуха
в трубке описываются параметрамиp1,V1 ,T1 и p2,V2,T2.
В первом состоянии давление воздуха равно атмосферному давлению , во втором —
сумме атмосферного давления и давления водяного столба высотой h :
р1=ратм;
р2 =ратм + рgh.
Объем воздуха в трубке в первом состоянии V1 = lS,где l —трубки,S— площадь ее
поперечного сечения. Во втором состоянии объем воздуха V2=(l – Δl) • S,где Δl — длина
столба воды трубке.
В работе нужно проверить выполнение равенства:
𝑝1 𝑉1
𝑇1
=
𝑝2 𝑉2
𝑇2
или
𝑝1 𝑙
𝑇1
=
(𝑝атм + 𝜌𝑔ℎ)∙(𝑙 − ∆𝑙)
𝑇1
Ход работы
1. В сосуд с горячей водой опустите трубку закрытым концом вниз (см. рисунок). Когда
трубка нагреется и температура воздуха в ней станет равной температуре Т1 воды в
сосуде, измерьте и запишите температуру горячей воды.
2. Закройте трубку пальцем, выньте пробирку из горячей и опустите пробирку пальцем
вниз в сосуд с холодной водой. Под водой уберите палец и опустите трубку до дна
сосуда. Измеряем
А) температуру холодной воды,
Б) длину столбика воды в трубке Δl.
В) высоту воздушного столбика в трубке от уровня воды в пробирке до уровня воды в
сосуде
3. Определите давлениер1 воздуха в трубке
А) в первом состоянии по показаниям барометра
Б) во втором состоянии по формуле: р2 = ратм+ pgh.
4. Результаты измерений и вычислений заносим в таблицу
Т1 ,К
Т2 ,К
l, м
Δl, м
р1 , Па
h, м
р2 , Па
345
297
0,117
0,021
100480 0,011 100580
𝑝1 𝑙
кг
, 2
𝑇1
с К
𝑝2 (𝑙 − ∆𝑙) кг
, 2
𝑇2
с К
34,075
33,067
5. Оценить ошибки полученных результатах
Относительная ошибка расчетной формулы ε =
Δр = 50 Па
50
ε = 100480 +
Δl = 2 мм
0,004
0,117
+
3
345
∆𝑝
𝑝
+
∆𝑙
𝑙
+
∆𝑇
𝑇
, где
ΔТ = 3 К
= 0,044
ε = 4,4%
кг
Абсолютная ошибка нашего расчета равна 34,075×0,044 = 1,499 = 1,5 ( с2 К )
кг
Истинное значение лежит в пределах (34,1 ± 1,5) или 32,6 ÷ 35,6 ( с2 К )
Вывод: Полученные результаты лежат в допустимой области значений определенных
через ошибки прямых и косвенных измерений. Следовательно, закон выражающий
уравнение состояние идеального газа выполняется.