Проверка уравнения состояния идеального газа лабораторная работа 10 класс решение (7 видео)

Проверка уравнения состояния идеального газа.

Сначала трубку опускают в сосуд с горячей водой запаянным концом вниз, а затем — в сосуд с холодной водой открытым концом вниз (см. рисунок).

Обозначим температуру горячей воды Т₁ а холодной — Т₂. Тогда два состояния воздуха в трубке описываются параметрами p₁, V₁, T₁ и p₂, V₂, T₂.

В первом состоянии давление воздуха равно атмосферному давлению, во втором — сумме атмосферного давления и давления водяного столба высотой h: р₁ = р_атм; р₂ = р_атм +pgh.

Объем воздуха в трубке в первом состоянии V₁ = l • S, где l — длина трубки, S — площадь ее поперечного сечения. Во втором состоянии объем воздуха V₂=(l — Δl) • S, где Δl — длина столба воды в трубке.

В работе нужно проверить выполнение равенства:
или

В сосуд с горячей водой опустите трубку закрытым концом вниз. Когда трубка нагреется, и температура воздуха в ней станет равной температуре T₁ воды в сосуде, измерьте температуру горячей воды.
Закройте трубку резиновой пробкой на нити и опустите пробкой вниз в сосуд с холодной водой. Под водой выдерните пробку за нитку и опустите трубку до дна сосуда (см. рисунок). Измерьте температуру холодной воды Т₂ и длину столбика воды в трубке Δl.

Содержание

Физический практикум. Лабораторная работа. Уравнение состояния идеального газа. 10-й класс
Лабораторные работы по физике, 10 класс
6. Опытная проверка закона Бойля-Мариотта
7. Проверка уравнения состояния идеального газа
8. Измерение относительной влажности воздуха
9. Определение эдс и внутреннего сопротивления источника тока
10. Мощность тока в проводниках при их последовательном и параллельном соединении
Последовательное соединение
Параллельное соединение
📹 Видео

Видео:Уравнение состояния идеального газа. Практическая часть. 10 класс.Скачать

Физический практикум. Лабораторная работа. Уравнение состояния идеального газа. 10-й класс

Разделы: Физика

Класс: 10

Образовательные цели урока:

приобретение навыков работы с физическими приборами,
закрепление знаний, приобретенных в процессе учебной деятельности,
совершенствование навыков в исследовательской деятельности.

Организационный момент
Изучение устройства и принципа действия приборов.
Ознакомление с правилами техники безопасности.
Повторение теоретического материала по данной теме.
Формирование плана выполнения работы.
Осуществление экспериментальной части работы.
Запись результатов эксперимента.
Математические расчеты. Оформление работы. Выводы.

Методические цели урока.

Формирование коммуникативных отношений во время коллективной работы в группах.
Овладение приемами безопасного обращения с физическими приборами.
Развитие интереса к исследовательской деятельности.
Закрепление знаний, приобретенных на уроках физики.
Использование знаний, умений и навыков в повседневной деятельности учащихся.

Уравнение состояния идеального газа. 10-й класс.

Цель: подтвердить справедливость уравнения Клапейрона.

Ответить на вопросы:

В чем заключается сущность уравнения состояния идеального газа.
Записать математическое выражение уравнения Клапейрона.
Какие физические величины остаются неизменными при выполнении опытов?
Какие параметры газа изменяются в процессе выполнения работы?

Приборы и материалы:

Калькулятор.
Гофрированный металлический сосуд переменного объема.
Жестяная банка объемом 3 литра.
Манометр.
Термометр спиртовой (бытовой).
Соединительный резиновый шланг.

Порядок выполнения работы:

Начертить в тетради таблицу № 1.
Расположить приборы на рабочем столе.
Соединить манометр с гофрированным сосудом с помощью резинового шланга.
На манометре закрыть выпускной кран.
Записать.

а) величину атмосферного давления в классе атм,

б) объем гофрированного сосуда условных единиц,

в) температуру воздуха в градусах Цельсия.

Пользуясь формулой , вычислить абсолютную температуру воздуха в гофрированном сосуде (абсолютную температуру воздуха в кабинете физики).
Записать значение абсолютной температуры
Вычислить выражение до значения третьего десятичного знака и округлить до сотых долей.
Результаты измерений и вычислений занести в таблицу № 1.

Цель работы:	экспериментально подтвердить уравнение состояния идеального газа.
Оборудование:	стеклянная трубка, закрытая с одного конца; два стеклянных цилиндрических сосуда; барометр; термометр; линейка; горячая и холодная вода.
Описание работы.

Проверка уравнения состояния идеального газа лабораторная работа 10 класс решение

Начертить в тетради таблицу № 2.

Пользуясь рычагом, прикрепленным к винту гофрированного сосуда, уменьшаем его объем, устанавливая указатель против цифры 8. (Выпускной кран на манометре закрыт).
Из водопроводного крана набираем в банку горячую воду (температура порядка 50 градусов Цельсия).
Гофрированный сосуд опускаем в банку с горячей водой.
Термометр помещаем в воду.
Наблюдаем за показаниями термометра до того момента, когда температура перестанет повышаться.
Фиксируем температуру воды в градусах Цельсия (температуру воздуха в гофрированном сосуде).
Вычисляем абсолютную температуру по формуле .
Записываем значение абсолютной температуры .
Обращаем внимание на манометр. Записываем показание манометра .
Вычисляем выражение до значения третьего десятичного знака и округляем его до сотых долей.
Записываем результаты измерений и вычислений в таблицу № 2.

Сравниваем результаты вычислений первого и второго опытов и записываем вывод.

Вывод: (выбрать правильный):

а) в результате проведенной лабораторной работы мы убедились, что для данной массы газа произведение давления на объем деленное на абсолютную температуру не остается постоянной величиной. Уравнение Клапейрона не выполняется для реальных газов (воздуха).

б) в результате проведенной лабораторной работы мы убедились, что для данной массы газа произведение давления на объем деленное на абсолютную температуру остается постоянной величиной. Уравнение Клапейрона выполняется для реальных газов (воздуха).

В результате многократно проведенной лабораторной работы мы убедились, что для данной массы газа произведение давления на объем деленное на абсолютную температуру остается постоянной величиной. Уравнение Клапейрона выполняется для реальных газов (воздуха).

Для двух опытов: = = 0,03.

Работа физического практикума выполняется группой учеников в составе 2–4 человек в течение одного часа. Особое внимание следует уделить соблюдению техники безопасности и сохранности физических приборов.

Учебное оборудование для кабинетов физики общеобразовательных учреждений / Ю. И. Дик, Ю. С. Песоцкий и др., под ред. Г. Г. Никифорова. – М.: Дрофа, 2005.
Факультативный курс физики 10 кл. Учеб. Пособие для учащихся О. Ф. Кабардин, В. А. Орлов и др., под ред. А. В. Пономарева. – М.: Просвещение 1987.
Демонстрационный эксперимент по физике в старших классах средней школы. Т. 1. Механика, теплота. Под ред. А.А.Покровского. Пособие для учителей. – М., Просвещение.1971.
Мякишев Г. Я., Буховцев Б. Б., Сотский Н.Н. Физика. Учеб. для 10 кл. общеобразоват. учреждений. – М.: Просвещение, 2005.

Видео:Уравнение состояния идеального газа. 10 класс.Скачать

Лабораторные работы по физике, 10 класс

Видео:Уравнение состояния идеального газа | Физика 10 класс #33 | ИнфоурокСкачать

6. Опытная проверка закона Бойля-Мариотта

Цель работы: проверить на опыте обратно пропорциональную зависимость между давлением газа и его объемом при постоянной температуре.

Оборудование: стеклянная трубка с пробкой, гибкая трубка (например, резиновая) длиной около 1,5 м, стеклянная или прозрачная пластмассовая воронка, метровая линейка, два штатива с лапками.

Описание работы
В один конец гибкой U-образной трубки (рис. 1) вставлена стеклянная трубка, а в другой конец – прозрачная воронка. Всю систему заполняют водой так, чтобы над трубкой оставался небольшой объем воздуха. Затем трубку плотно закрывают пробкой, При этом в трубке остается объем воздуха V₁ = l₁S, где l₁ – начальная высота столба воздуха, S – площадь поперечного сечения трубки. Этот воздух находится при атмосферном давлении p₁ = p_a.

Если поднять конец трубки с воронкой, то давление воздуха под пробкой увеличится и станет равным p₂ = p_a + ρgh, где ρ – плотность воды, h – разность уровней воды в воронке и стеклянной трубке. Конечную высоту столба воздуха обозначим l₂. Тогда конечный объем воздуха в трубке V₂ = l₂S.

Вследствие теплообмена с окружающим воздухом температуру воздуха в стеклянной трубке можно считать постоянной. Поэтому согласно закону Бойля – Мариотта

Это соотношение и проверяется в данной работе.

Ход работы

1. Определите по барометру-анероиду атмосферное давление pa. (Если в классе нет барометра-анероида, можно принять значение атмосферного давления равным нормальному атмосферному давлению (10 5 Па).) Результат (в паскалях) запишите в таблицу, заголовок которой приведен ниже.

2. Конец гибкой трубки, соединенный со стеклянной трубкой, осторожно закрепите в лапках штатива на высоте 40 – 50 см.

3. Конец гибкой трубки, соединенный с воронкой, осторожно закрепите в лапках второго штатива на такой же высоте.

4. Через воронку наполните систему водой так, чтобы поверхность воды в стеклянной трубке была ниже верхнего конца трубки на 10 – 15 см (см. рис. 1).

5. Закройте стеклянную трубку пробкой и измерьте высоту l1 воздушного столба в ней. Результат запишите в таблицу.

6. Поднимите конец гибкой трубки с воронкой на 1 м. Измерьте высоту воздушного столба l₂ и разность уровней воды h в воронке и стеклянной трубке. Результаты запишите в таблицу.

7. Вычислите давление воздуха в стеклянной трубке по формуле p₂ = p_a + ρgh. Запишите расчет.

8. Результаты внесите в таблицу и проверьте, выполняется ли закон Бойля – Мариотта. Расчет запишите в тетради.

9. Запишите выводы из эксперимента.

Видео:Физика. 10 класс. Уравнение состояния идеального газа /23.11.2020/Скачать

7. Проверка уравнения состояния идеального газа

Цель работы: экспериментально проверить уравнение состояния идеального газа (соотношение между объемом, давлением и температурой газа), приняв, что воздух в хорошем приближении можно рассматривать как идеальный газ.

Оборудование: стеклянная трубка (можно использовать пробирку), пробка; два стеклянных цилиндрических сосуда; барометр; термометр; линейка; горячая и холодная вода.

Описание работы
Сначала стеклянную трубку опускают закрытым концом вниз в сосуд с горячей водой, чтобы воздух внутри трубки нагрелся до температуры T₁, равной температуре горячей воды (рис. 2). При этой температуре объем воздуха в трубке V₁ = l₁S, где l₁ – ее длина, S – площадь поперечного сечения. При этом давление воздуха в трубке p₁ = p_a.

Затем трубку закрывают, переворачивают и опускают в сосуд с холодной водой так, чтобы запаянный конец трубки находился на уровне воды (рис. 3). Через некоторое время воздух в трубке охладится до температуры холодной воды T₂, вследствие чего его объем V и давление p изменятся. Во втором состоянии объем воздуха можно вычислить по формуле V₂ = l₂S, где l₂ – длина столба воздуха в трубке. Давление воздуха во втором состоянии равно сумме атмосферного давления и давления водяного столба, высота которого тоже равна l₂:

где ρ – плотность воды.

Согласно уравнению состояния идеального газа должно выполняться соотношение

Отсюда следует, что

Цель работы – проверить на опыте, с какой точностью выполняется это равенство.

Ход работы
1. Измерьте длину трубки l₁. Запишите результат этого и всех последующих измерений в таблицу, заголовок которой приведен ниже.

2. В сосуд с горячей водой опустите открытую трубку закрытым концом вниз на 1 – 2 мин. Измерьте температуру T₁ горячей воды. Не забудьте перевести температуру в шкалу Кельвина.

3. Закрыв трубку резиновой пробкой, опустите ее пробкой вниз в сосуд с холодной водой. Под водой выньте пробку и опустите трубку так, чтобы ее закрытый конец находился на уровне воды (см. рис. 3). Измерьте температуру T₂ холодной воды и длину столба воздуха в трубке l₂.

4. Определите давление p₁ воздуха в трубке в первом состоянии по показаниям барометра, а давление воздуха в трубке во втором состоянии – по формуле p₂ = p_a + ρgl₂.

5. Сделайте необходимые расчеты и заполните все столбцы таблицы. Расчеты запишите.

6. Сравните значения дробей в двух последних столбцах таблицы и запишите выводы.

Видео:Исследование уравнения состояния идеального газаСкачать

8. Измерение относительной влажности воздуха

Цель работы: научиться определять влажность воздуха с помощью психрометра.

Оборудование: два термометра, резервуар одного из которых обернут тканью, стакан с водой комнатной температуры, психрометрическая таблица.

Описание работы
Психрометр состоит из двух термометров, резервуар одного из которых обернут влажной тканью (рис. 4). Вода с ткани испаряется, вследствие чего влажный термометр охлаждается. Поэтому показания влажного термометра ниже, чем показания сухого.

Чем меньше влажность воздуха, тем интенсивнее испаряется вода. Поэтому по разности показаний двух термометров и показаниям сухого термометра можно измерять влажность воздуха. При этом используют психрометрическую таблицу. (Психрометрическая таблица должна быть доступна учащимся. Перед выполнением данной работы полезно попрактиковаться в использовании психрометрической таблицы при решении задач.)

Ход работы

1. В начале урока налейте воду комнатной температуры в сосуд, в котором находится резервуар термометра, обернутого тканью.

2. Подождите 7–10 мин (пока показания влажного термометра перестанут изменяться) и запишите показания сухого и влажного термометров в таблицу, заголовок которой приведен ниже.

3. С помощью психрометрической таблицы определите относительную влажность воздуха и запишите результат в таблицу.

4. Запишите, что вы измеряли и какой получен результат.

Видео:ЛР-10-2-02 Проверка закона Гей-ЛюссакаСкачать

9. Определение эдс и внутреннего сопротивления источника тока

Цела работы: измерить ЭДС и внутреннее сопротивление батарейки.

Оборудование: батарейка, амперметр, вольтметр, реостат, ключ, соединительные провода.

Описание работы
Используя закон Ома для полной цепи, напряжение на полюсах источника тока можно выразить через ЭДС источника ξ, силу тока в цепи I и внутреннее сопротивление источника r с помощью соотношения (§ 59):

Из этой формулы следует, что график зависимости U(I) представляет собой прямую, которая пересекает оси координат в точках (0; ξ) и (ξ/r; 0). Этот график изображен на рисунке 5.
Ход работы

1. Соберите электрическую цепь по схеме, представленной на рисунке 6.

2. Измерьте силу тока в цепи и напряжение на полюсах источника при нескольких положениях ползунка реостата (сделайте не менее четырех измерений). Результаты измерений запишите в таблицу, заголовок которой приведен ниже.

3. Начертите в тетради оси координат I и U и нанесите полученные на опыте точки на координатную плоскость.

4. Используя прозрачную линейку, проведите через отмеченные точки прямую так, чтобы отклонения точек от этой прямой были наименьшими.

5. Найдите точки пересечения этой прямой с осями координат. По ним определите значения ЭДС источника ξ и его внутреннего сопротивления r. Запишите полученные результаты.

6. Проверьте: совпадает ли полученное вами значение ЭДС источника с показаниями вольтметра при разомкнутых полюсах источника. Сделайте соответствующий вывод.

7. Запишите выводы из эксперимента.

Видео:Урок 156. Уравнение состояния идеального газа. Квазистатические процессыСкачать

10. Мощность тока в проводниках при их последовательном и параллельном соединении

Цель работы: сравнить мощность тока в двух проводниках при их последовательном и параллельном подключении.
Оборудование: батарейка, амперметр, вольтметр, два резистора с сопротивлениями, отличающимися в несколько раз, ключ, соединительные провода. (Желательно использовать батарейку напряжением 4,5 В.)

Описание работы
Для сравнения значений мощности тока в двух проводниках, соединенных последовательно, удобнее использовать формулу P = I₂R, потому что в таком случае сила тока в проводниках одинакова.

А для сравнения значений мощности тока в проводниках при их параллельном соединении удобнее использовать формулу P = U 2 /R, потому что при атом напряжение на концах проводников одинаково.

Ход работы

Последовательное соединение

1. Соберите электрическую цепь по схеме, представленной на рисунке 7.

2. Измерьте значения силы тока в каждом проводнике и напряжения на концах проводников. Запишите результаты измерений в таблицу, заголовок которой приведен ниже.

3. Вычислите значения сопротивления проводников, мощности тока в них, а также отношения значений сопротивления и мощности тока. Результаты запишите в таблицу.

Параллельное соединение

4. Соберите электрическую цепь по схеме, представленной на рисунке 8.

5. Измерьте значения силы тока в каждом проводнике и напряжения на концах проводников. Запишите результаты измерений в таблицу, заголовок которой приведен ниже.

6. Вычислите значения сопротивления проводников, мощности тока в них, а также отношения значений сопротивления и мощности тока. Результаты запишите в таблицу.

7. Сравните числа в последних двух столбцах таблицы при последовательном и параллельном соединениях проводников. Сделайте соответствующий вывод.