Проверка закона Бойля – Мариотта

Цель работы

Исследовать, как изменяется давление данной массы газа (при постоянной температуре) при изменении объема, и установить соотношение между ними

Теоретическая часть работы

Изопроцессами называются термодинамические процессы, протекающие в системе с неизменной массой при постоянном значении одного из параметров состояния системы. Изотермическим называется термодинамический процесс, протекающий при неизменной температуре (T=const) Изотермический процесс в идеальном газе подчиняется закону Бойля-Мариотта: для данной массы газа при неизменной температуре произведение численных значений давления и объема есть величина постоянная:

В данной работе рассматривается изотермический процесс, так как температура воздуха в помещении не изменяется, а вода имеет температуру воздуха. На поверхность жидкости в сосуде оказывает давление атмосфера Н (мм рт. ст.). При помещении стеклянной трубки открытым концом в воду, давление воздуха в ней увеличивается на давление высоты столба воды h (см. рисунок) и становится равным p=H+ (деление на 13,6 производится для того, чтобы перевести единицы измерения в мм рт.ст). Чтобы определить объем воздуха в трубке необходимо знать его высоту (l) и площадь сечения трубки (S). Так как = , а , при этом поперечное сечение трубки не изменяется, то достаточно сравнить и

Оборудование

Стеклянный цилиндр с водой, стеклянная трубка, закрытая с одного конца, линейка, барометр – анероид

Ход работы

1. Измерьте барометром атмосферное давление Н (мм рт. ст.)

2. Погрузите в воду трубку открытым концом вниз на максимальную глубину.

3. Измерьте h и определите давление по формуле p=H+

4. Измерьте длину столбика воздуха в трубке ℓ.

5. Повторите измерения для двух меньших глубин погружения трубки.

6. Вычислите произведение ℓ для трех опытов.

Таблица Результаты измерений и вычислений

№ опыта	Атмосферное давление H,мм рт. ст.	Разность уровней воды h,мм	Длина столбика воздуха, l мм L,мм	Давление внутри трубки P,мм рт. ст.	Произведение давления на объем, c	Абсолютная погрешность, ∆c	Относительная погрешность ε, %
1 2 3

Вычисления

1. Давление воздуха в трубке p=H+

p₁=

p₂=

p₃=

2. Произведение давления (p) на объем (v), c=p∙ℓ (произведение давления на длину воздуха в трубке)

c₁=

c₂=

c₃=

3. Среднее арифметическое значение

с_ср=

4. Абсолютная погрешность

∆c₁=

∆c₂=

∆c₃=

5. Среднее значение абсолютной погрешности

∆с_ср=

6. Относительная погрешность

ε=

Вывод

Записать ответы на вопросы полными предложениями:

1. Какой процесс называется изотермическим?

2. Запишите и сформулируйте закон Бойля – Мариотта.

3. Как зависит давление газа от объема при постоянной температуре? Запишите правило и формулу.

4. Постройте график зависимости р(v) по полученным данным

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 8