Класс!ная физика



Газовые законы. Опыты

06.2012

Состояние определенной массы газа характеризуется   давлением, объемом и температурой.

Если одну из этих величин оставить постоянной и установить зависимость между двумя другими, то мы получим соответственно законы  Бойля - Мариотта,  Гей-Люссака и Шарля.
Закон, характеризующий   зависимость между всеми тремя величинами, называется уравнением Клайперона.

Все четыре закона можно легко проверить с помощью  простого прибора.

Необходимо иметь колбу с пробкой, две тонкие стеклянные трубки, сосуды с теплой и горячей водой, термометр, манометр, линейку.

Согните стеклянную трубку и прикрепите ее и линейку к кусочку дикта. (Хорошо использовать для этого бюретку.)
В линейке сделайте вертикальную прорезь, чтобы она могла перемещаться  на винте с гайкой.

Снимите резиновую трубку с манометра (или вынесите кран бюретки) и налейте подкрашенную воду в его большое колено. Вода в коленах к началу опыта должна быть на одном уровне. Определите объем колбы с резиновой трубкой. (Для этого мензуркой измерьте объем влитой в нее воды.) Результат запишите на дикте манометра, где уже записан внутренний диаметр или площадь сечения трубки манометра.

Точность прибора для закона Бойля - Мариотта — 0,1 %, Клайперона —  1,5%.


ОПЫТ НА ЗАКОН БОЙЛЯ-МАРИОТТА


Заполните водой только нижний изгиб трубки манометра,   до   отметки   0   линейки.
Первоначальный объем исследуемой массы газа равен объему колбы с трубкой и объему малого колена манометра, который можно вычислить, зная диаметр трубки и длину колена.
Теперь увеличьте   давление    на исследуемую массу газа: долейте воду в большое колено манометра. Об изменении давления можно судить по разности уровней воды в коленах манометра. Вычислять давление нужно в миллиметрах ртутного столба.


ОПЫТ НА ЗАКОН ШАРЛЯ


Заполните водой все малое колено манометра. Колбу с трубкой заполните газом. Опустите колбу в сосуд с теплой (30—40° С) водой. Объем, занимаемый газом, увеличится. Для восстановления первоначального объема газа долейте воду в большое колено манометра. Об изменении давления газа можно судить по разности столбов воды в коленах, о температуре газа — по температуре воды в сосуде.


ОПЫТ НА УРАВНЕНИЕ КЛАЙПЕРОНА


Достаточно повторить прошлый опыт, но восстанавливать первоначальный объем газа не нужно.



ОПЫТ НА ЗАКОН ГЕЙ-ЛЮСАКА


Опустите колбу в сосуд с холодной водой. Снимите с манометра конец резиновой трубки, вставьте в нее стеклянную трубку с каплей воды и укрепите горизонтально с линейкой. В сосуд с холодной водой долейте теплую воду. Зная внутреннее сечение трубки, об увеличении объема, занимаемого газом, можно судить по перемещению капли в трубке.

Теперь по первоначальным и полученным данным можно проверить законы.


ФОКУС С ШАРИКОМ


Сделаем простую игрушку для иллюстрации  газовых законов.

Вам понадобятся всего три предмета — воздушный шарик (лучше круглый) и два легких пластиковых стаканчика.
Начните надувать воздушный шарик. Когда шарик уже примет круглую форму, но еще не будет накачан достаточно сильно, прижмите к нему с двух сторон пластиковые стаканчики. Продолжайте надувать шарик, и через некоторое время отпустите стаканчики. Если вы сделали все правильно, то увидите, что стаканчики не падают, а держатся — как будто чем-то приклеенные.

В чем дело?
Какой  “клей” удерживает стаканчики?


ЕЩЕ ОДИН ОПЫТ НА ЗАКОН БОЙЛЯ-МАРИОТТА


Еще один ««поролоновый» прибор поможет вам понять суть закона Бойля — Мариотта — сжатие и расширение газов при постоянной температуре.

Для этого опыта понадобится мензурка, поролоновый цилиндр, кнопки и поршень диаметром чуть меньше мензурки.

Что можно сделать из обыкновенной поролоновой губки? — поролоновый , утыканный канцелярскими кнопками с пластмассовыми головками. С помощью такого пособия можно продемонстрировать, что происходит внутри вещества. Вы поняли, поролон имитирует объем газа, а кнопки —  это "молекулы" газа.
Втыкаем кнопки в поролон, поролон помещаем в мензурку.

Что же происходит, когда мы давим поршнем на поролоновый цилиндр?

Возрастает давление «газа» — уменьшаются и объем, занимаемый «газом», и межмолекулярные расстояния, хотя, как видите, общий хаотический характер расположения молекул не меняется.

Источники:  журн. “Квант” и «Юный техник»





Устали? - Отдыхаем!

Вверх