Лабораторная работа по физике
Задание 5: Проверка закона Гей-Люссака
Цель:
Проверить изменение отношения объема порции газа к его температуре при постоянном давлении.
Оборудование:
- Кондиционер
- Сосуд с водородом
- Измерители температуры и давления
- Линейка
- Калькулятор
Процедура:
Установите кондиционер на 24 °C.
Создайте сосуд с параметрами:
- Диаметр: 7.9 см
- Высота: 30 см
- Количество вещества: 0.021 моль
- Газ: водород
Установите температуру кондиционера на 30.6 °C. Переведите температуру в Кельвины:
\( T = 30.6 + 273.15 = 303.75 \, K \)Запишите абсолютную погрешность измерения температуры: 0.1 °C (0.1 K).
Дождитесь, чтобы температура в сосуде достигла 30.6 °C, измерьте высоту поршня \( H \) и запишите.
Запишите абсолютную погрешность измерения высоты поршня в зависимости от цены деления линейки.
Рассчитайте и запишите отношение \( H/T \) и абсолютную погрешность, используя формulas для нижней и верхней границ:
- Нижняя граница: \( (H - \Delta H)/(T + \Delta T) \)
- Верхняя граница: \( (H + \Delta H)/(T - \Delta T) \)
- Среднее арифметическое между ними.
- Погрешность: половина разности между верхней и нижней границами.
Повторите все действия для температуры 100 °C.
Таблица 1: Измеренные значения (примерные данные)
| Температура (°C) | Температура (K) | Погрешность (K) | Высота поршня (см) | Погрешность (см) | Отношение H/T | Погрешность (Δ(H/T)) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 30.6 | 303.75 | 0.1 | Н1 | ΔН1 | H1/T1 | Δ(H1/T1) |
| 100 | 373.15 | 0.1 | Н2 | ΔН2 | H2/T2 | Δ(H2/T2) |
Задание 6: Сравнение отношений H/T
- Корректность соотношений: Установите, имеет ли полученные интервалы общий участок.
Ответ: Нет.
Задание 7: Вывод по закону Гей-Люссака
- Предположение о законе: Не выполняется / Выполняется / Может выполняться.
Задание 8: Проверка изменения объема в ходе изобарного процесса
Процедура:
- Создайте сосуд с углекислым газом:
- Диаметр: 13.7 см
- Высота: 30 см
- Количество вещества: 0.013 моль
- Установите на кондиционере 27.2 °C. Переведите в Кельвины: \( T = 27.2 + 273.15 = 300.35 \, K \)
- Запишите абсолютную погрешность: 0.1 K.
- Измерьте высоту поршня \( H \) и запишите.
- Запишите абсолютную погрешность высоты.
- Находите отношение \( H/T \).
- Найдите абсолютную погрешность \( \Delta H/T \).
- Рассчитайте высоту поршня при температуре увеличенной на 75 °C и запишите.
- Измените температуру и запишите реальную высоту.
Таблица 2: Измеренные значения
| Температура (°C) | Температура (K) | Погрешность (K) | Высота поршня (см) | Погрешность (см) | Отношение H/T | Погрешность (Δ(H/T)) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 27.2 | 300.35 | 0.1 | Н3 | ΔН3 | H3/T3 | Δ(H3/T3) |
Задание 9: Вывод по закону Гей-Люссака
- Предположение о законе: Позволяет предсказывать / Не позволяет предсказывать / Может позволять.
Задание 10: Предсказание изменения температуры
Процедура:
- Создайте сосуд с углекислым газом:
- Диаметр: 6 см
- Высота: 30 см
- Количество вещества: 0.025 моль
- Установите кондиционер на 22.4 °C и переведите в K.
- Запишите погрешность: 0.1 K.
- Измерьте высоту поршня и запишите.
- Найдите отношение \( H/T \) и погрешность.
- Рассчитайте необходимую температуру для высоты 25.8 см.
- Измените температуру и запишите, какую температуру понадобилось установить.
Таблица 3: Измеренные значения
| Температура (°C) | Температура (K) | Погрешность (K) | Высота поршня (см) | Погрешность (см) | Отношение H/T | Погрешность (Δ(H/T)) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 22.4 | 295.55 | 0.1 | Н4 | ΔН4 | H4/T4 | Δ(H4/T4) |
Задание 11: Вывод по закону Гей-Люссака
- Предположение о законе: Позволяет предсказывать / Не позволяет предсказывать / Может позволять.
Задание 12: Применимость закона Гей-Люссака для водяного пара
Процедура:
- Установите давление 760 мм рт. ст.
- Создайте сосуд с водяным паром:
- Диаметр: 9.4 см
- Высота: 30 см
- Количество вещества: 0.012 моль
- Установите на кондиционере 100.1 °C, дайте воде испариться и запишите измерения.
- Повторите измерения при увеличении температуры на 5 °C и 3 °C.
Таблица 4: Измеренные значения
| Температура (°C) | Температура (K) | Погрешность (K) | Высота поршня (см) | Погрешность (см) | Отношение H/T | Погрешность (Δ(H/T)) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 100.1 | 373.25 | 0.1 | Н5 | ΔН5 | H5/T5 | Δ(H5/T5) |
| 105.1 | 378.25 | 0.1 | Н6 | ΔН6 | H6/T6 | Δ(H6/T6) |
| 108.1 | 381.25 | 0.1 | Н7 | ΔН7 | H7/T7 | Δ(H7/T7) |
Задание 13: Вывод по закону Гей-Люссака для водяного пара
- Предположение о законе: Применим всегда / Не применим / Применим при температурах выше точки кипения.
Общее заключение: В лабораторной работе были подтверждены или опровергнуты гипотезы по закону Гей-Люссака при различных условиях и температурах. Подробный анализ результатов позволяет глубже понять физические процессы, происходящие при изменении температуры и давления в газах.