экспериментальная проверка закона Бойля

Проверка закона Бойля-Мариотта
Цель работы: экспериментальная проверка закона Бойля-Мариотта.
Приборы и оборудование: трубка стеклянная диаметром 8 – 10 мм и длиной 300 – 350 мм,
запаянная с одного конца, сосуд цилиндрический длиной 350 – 400 мм и диаметром 40 – 50 мм (или
стеклянная трубка, закрытая снизу пробкой), линейка измерительная с миллиметровыми делениями,
барометр (один на группу).
1 Теоретические сведения
Для проверки закона Бойля-Мариотта используется воздух, который находится в стеклянной
трубке, закрытой с одного конца. При одинаковой (комнатной) температуре для двух его состояний
должно выполняться соотношение
p1V1 = p2V2,
где p1 и V1 – давление и объем воздуха в одном состоянии;
p2 и V2 – давление и объем того же количества воздуха в другом состоянии.
Объем V1 = Sl1, а V2 = Sl2,
где S – площадь поперечного сечения трубки;
l1 и l2 – длины столбов воздуха в первом и втором состояниях, соответственно.
Поэтому уравнение закона можно записать в виде
p1Sl1= p2Sl2 , откуда следует: p1l1 = p2l2
или
p1l1
 1.
p 2l2
2 Вопросы допуска
2.1 Какие процессы называются изопроцессами?
2.2 Какой процесс называется изотермическим? Каким законом описывается этот
процесс? Начертить его диаграмму.
2.3 Какой процесс называется изохорным? Каким законом описывается этот процесс?
Начертить его диаграмму.
2.4 Какой процесс называется изобарным? Каким законом описывается этот процесс?
Начертить его диаграмму.
3 Ход работы
3.1 Измерить с помощью барометра атмосферное давление pатм, выразить его в Па.
3.2 Измерить линейкой длину столба воздуха l в стеклянной трубке (она совпадает с
длиной самой трубки). Результаты измерений записать в таблицу 1.1.
3.3 Цилиндрический сосуд наполнить водой комнатной температуры. Погрузить трубку
запаянным концом вверх в сосуд с водой (рисунок 1.1). При
этом вода частично войдет в трубку.
Рисунок 1.1
(п. 3.2 – 3.6).
3.4 Измерить длину столба воздуха l1 в трубке.
Результаты измерений записать в таблицу 1.1.
3.5 Измерить разность уровней воды h в сосуде и в
трубке. Результаты измерений записать в таблицу 1.1.
3.6 Опыт повторить еще два раза, опуская трубку на
разную глубину в сосуд с водой
Таблица 1.1
Номер
Измерение
опыта
pатм,
l, мм
Па
h, мм
l1, мм
Расчет
p, Па
p атм l
pl1
, %
1
2
3
Среднее
значение
3.7 Вычислить и записать в последнюю строку таблицы среднее значение всех
измеренных величин: pатм ср, lcр, l1ср, hср по результатам трех опытов.
3.8 Рассчитать гидростатическое давление столба воды в трубке по формуле:
Pводы = ghср, где  – плотность воды;
g – ускорение свободного падения.
3.9 Рассчитать давление воздуха в трубке при погружении ее в воду, учитывая
гидростатическое давление столба воды:
p = pатм + Pводы. Результат вычисления записать в последней строке таблицы.
3.10 Вычислить отношение
p атм cр l ср
p cр l1 ср
. Результат вычисления записать в последней строке
таблицы.
3.11 Различие между теоретически ожидаемым
p атм cр l ср
p cр l1 ср
p атм l
 1 и экспериментально полученным
pl1
результатами позволяет оценить относительную погрешность экспериментального
подтверждения закона Бойля-Мариотта:

p атм ср l ср
p ср l1 ср
 1 100%.
Полученный результат этой оценки записать в последней строке таблицы 16.1.
3.12 Выводы по работе.
4 Контрольные вопросы
4.1 В чем различие между реальным и идеальным газом?
4.2 При каких условиях реальные газы подчиняются закону Бойля-Мариотта?
4.3 Почему после погружения стеклянной трубки в сосуд с водой вода в трубке
поднимается?
4.4 Можно ли провести измерения с трубкой, открытой с двух сторон?