Изучение изотермического процесса (лабораторная работа)

Цель: проверить исследовательским путем за­кон Бойля-Мариотта.

Оснащение: стеклянный цилиндр с водой вы­сотой 40—50 см; стеклянная трубка длиной 50 см, закрытая (запаянная) с одного конца; барометр; измерительная линейка с делением 1 мм; штатив.

Теоретические сведения. Закон Бойля-Мариотта уста­навливает соотношение между дав­лением и объемом данной массы газа при постоянной температуре: p₁ / p₂ = V₂ / V₁ или p₁V₁ = p₂V₂.

Если в цилиндр с водой (рис. 1.7) опустить открытым концом закры­тую с одного конца стеклянную трубку, то воздух в ней будет нахо­диться под давлением:

p = (p₀ + h / 13,6),

где p₀ — атмосферное давление (в мм рт. ст.), h — разница уровней воды в цилиндре и в трубке (изме­ренная в мм).

Уровень будет изменяться в за­висимости от глубины погружения трубки в воду.

Объем столбика воздуха в труб­ке равен V = S • l, где S — площадь поперечного сечения трубки, l — длина столбика воздуха в ней. Он также зависит от глубины погру­жения трубки в воду.

Выполнение работы:

1. Погрузите стеклянную труб­ку в воду открытым концом на максимальную глубину. Измерьте в ней длину столбика воздуха l и разницу уровней h.

2. Измерьте с помощью баромет­ра атмосферное давление (в мм рт. ст.) и вычислите значение давления p, под которым находится воздух в трубке.

3. Данные внесите в таблицу и произведите другие необходимые расчеты.

Поскольку площадь поперечного сечения трубки S остается неизменной, объем V можно рассчитывать в условных единицах длины l.

4. Повторите опыт для другой глубины погружения трубки, внеси­те в таблицу и сделайте необхо­димые расчеты.

5. Определите абсолютную и от­носительную погрешности измере­ний. Запишите полученные резуль­таты с учетом погрешности изме­рения.

6. Сравните полученные ре­зультаты и сделайте выводы.