Лабораторная работа №1

Цель работы: Экспериментально подтвердить справедливость закона Гей- Люссака.

Оборудование: стеклянная трубка, запаянная с одного конца; цилиндрический сосуд, наполненный горячей водой (около 50 °С); цилиндрический сосуд, наполненный водой комнатной температуры; пластилин или кусочек плёнки, термометр, линейка.

Закон Гей-Люссака устанавливает связь между абсолютной температурой газа и объёмом данной массы газа при постоянном давлении.

Для опытного доказательства закона Гей-Люссака достаточно измерить объём и температуру газа в двух состояниях при постоянном давлении и проверить справедливость равенства

^V1  ^T1 . (1)

V₂ T₂

Это можно осуществить, используя в качестве газа воздух при постоянном атмосферном давлении. Нетрудно показать, что объём воздуха в стеклянной трубке пропорционален высоте столба воздуха l, поэтому закон Гей-Люссака может быть представлен в виде

^l1  ^T1 . (2)

l₂ T₂

1. Стеклянную трубку опустите почти полностью открытым концом вверх в сосуд с горячей водой и подождите 2-3 минуты, пока воздух внутри трубки нагреется до температуры t₁, где t₁ – температура воды в сосуде с горячей

водой (рис. 1а). Измерьте длину l₁ стеклянной трубки и температуру t₁ с помощью лабораторного термометра, шкала которого проградуирована в градусах Цельсия.

Рис. 1. Схема лабораторной установки

1. Чтобы масса воздуха осталась постоянной, открытый конец стеклянной трубки, находящейся в сосуде с горячей водой, замажьте пластилином или закройте плёнкой так, чтобы вода не попадала внутрь трубки.

2. Затем быстро выньте трубку из сосуда с горячей водой и опустите концом, замазанным пластилином, в сосуд с водой комнатной температуры (рис. 1б) и под водой снимите пластилин (рис. 1в).

3. Вода заполнит трубку до определённого уровня. Необходимо добиться того, чтобы давление было равным атмосферному (закон проверяется при постоянном давлении). Для этого необходимо погружать трубку до тех пор, пока уровни воды в стакане и трубке не совпадут (рис. 1г).

4. Измерьте длину l₂ воздушного столба в трубке (рис. 1г) и температуру t₂ в сосуде с водой комнатной температуры.

1. Вычислите отношения ^l1

l₂

и ^T1 , где T₁, T₂ – температуры t₁, t₂ по абсолютной

T₂

шкале температур в кельвинах.

1. Результаты измерений и вычислений внесите в таблицу 1.

1. Рассчитайте абсолютную ( ₁

и ₂ ) и относительную ( ₁

и ₂ )

погрешности измерений по формулам

; ; ;

Погрешности приборов примите равными ,

1. Сравните результаты и подтвердите справедливость формулы (2).

2. Запишите выводы из эксперимента.