Проверка закона Гей-Люссака

Цель работы: проверить закон Гей-Люссака с помощью эксперимента.

Теория: Всякое изменение состояния газа называют термодинамическим процессом. Объединенный газовый закон формулируется следующим образом: для данной массы газа произведение объема на давление, деленное на термодинамическую температуру, сохраняет неизменное значение для всех состояний газа:

(1)

Процесс, при котором один из параметров остается постоянным, а два других изменяются, называют изопроцессом. Если процесс, протекающий в газе, происходит при постоянной температуре T = Const, он называется изотермическим, и уравнение 1 принимает вид (закон Бойля-Мариотта):

p₁V₁ = p₂V₂ (2)

Процесс, протекающий в газе при постоянном его объеме V = Const, называют изохорным и уравнение 1 принимает вид (закон Шарля):

(3)

Процесс, протекающий в газе, при котором давление остается постоянным P = Const, называют изобарным, и уравнение 1 принимает вид (закон Гей-Люссака):

(4)

Приборы и принадлежности: стеклянная трубка длиной 300 мм, запаянная с одного конца; сосуд с горячей водой; стакан с холодной водой; термометр;

линейка; пластилин.

Порядок выполнения работы:

1. Налить в сосуд горячую воду (t=50-70°C)

1.1. Измерить длину стеклянной трубки L₁ и показания записать в таблицу 5.1.

1.2. Опустить стеклянную трубку в сосуд с горячей водой, запаянным концом вниз.

1.3. Через 3-5 минут измерить температуру горячей воды T₁ с помощью термометра, выразить ее по шкале Кельвина, значения записать в таблицу 5.1.

1.4. Открытый конец трубки, заклеить пластилином, чтобы не изменялась масса газа в трубке (рис 1.1)

Рисунок 1.1.

2. Налить в стакан холодную воду.

2.1. Измерить температуру воды с помощью термометра (выразить ее по шкале Кельвина), значение занести в таблицу 5.1.

2.2. Запаянную трубку быстро вынуть из сосуда с горячей водой и опустить ее пластилином вниз в холодную воду.

2.3. Под водой отделить пластилин с помощью карандаша, не вынимая трубки из воды.

2.4. После того, как трубка остынет до комнатной температуры Т₂, надо опустить трубку в холодную воду глубже, чтобы уровень в стакане и уровень воды, зашедшей в трубку, сравнялись. В этом случае давление в трубке станет равным атмосферному давлению (см. рис. 2.2.).

Рисунок 2.1.

2.5. Измерить высоту столбика газа в трубке L₂ и записать показания измерений в таблицу (см. рис. 2.2.).

Рисунок 2.2.

3. Зная температуру Т₁ и Т₂ находим отношение .

4. Зная длины L₁ и L₂ находим отношение объемов . Закон Гей-Люссака, который мы должны проверить, имеет следующий вид: , но мы можем заменить отношение объемов отношением длин , и чтобы проверить закон Гей-Люссака, будем сравнивать отношения длин, т.е. .

5. Сделать необходимые расчеты, используя пункт 4 и результаты измерений занести в таблицу 5.1.

Таблица 5.1.

L1, мм	L2, мм	Т1, К	Т2, К		т, Т2

6. Сделать выводы о проделанной работе (справедлив ли закон Гей-Люссака).

7. Ответить письменно на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы:

1. В каких единицах измеряется давление?

2. Какой из макроскопических параметров газа остается постоянным при

а) изобарном,

б) изохорном,

в) изотермическом?

3. В какое время суток ветер дует с моря на сушу (морской бриз) и в какое время суток-с суши на море (береговой бриз)?

4. Где больше вероятность возникновения утренних заморозков - на возвышенности или в низине?

5. Почему батареи парового и водяного отопления помещают у пола, а не у потолка?