Исследовательская работа по теме: Экспериментальная проверка закона Гей-Люссака в домашних условиях
Муниципальный конкур исследовательских и творческих работ школьников «Шаг в науку»
Тема: Экспериментальная проверка закона Гей-Люссака в домашних условиях
Секция: Физика и познание мира.
Скоробогатов Алексей
МОУ СОШ №46
10 класс, с. Урульга
Научный руководитель: Юмшина
Виктория Ивановна,
Учитель физики. МОУ СОШ №46,
с. Урульга
п. Карымское, 2012
3
Тема: Экспериментальная проверка закона Гей-Люссака в домашних условиях.
Скоробогатов Алексей
Забайкальский край, Карымский район, с. Урульга
МОУ СОШ №46, 10 класс.
Аннотация
В современном школьном курсе физики принят дедуктивный метод изучения газовых законов, но это не означает, что данные законы не должны быть проверены экспериментально. Нами разработана лабораторная работа по экспериментальной проверке закона Гей-Люссака, которая может быть выполнена в домашних условиях с помощью простейших средств, доступных каждому школьнику. В учебнике [1] рассмотрена опытная проверка этого закона при положительных температурах. А вот при отрицательных температурах (по шкале Цельсия) проверить закон Гей-Люссака затруднительно.
Как известно, закон Гей-Люссака описывает изобарный процесс для постоянной массы идеального газа. На практике за идеальный газ можно принять воздух при не очень низких температурах и небольших давлениях, в частности при условиях, близких к нормальным (давление атмосферное, температура около 0° С) [2]. В научно – методической литературе, в частности в журнале «Физика в школе», неоднократно упоминались опыты, в которых происходит охлаждение пластиковых бутылок с воздухом и изменение в связи с этим их формы и объёма. Нам удалось осуществить подобные опыты не только на качественном уровне, но и провести численные измерения, позволившие проверить (в домашних условиях) закон Гей-Люссака. На наш взгляд, существенным достоинством проведённого эксперимента является обеспечение условия постоянства массы воздуха в бутылке, что достигается хорошей изоляцией сосуда.
4
Цель: экспериментально проверить закон Гей-Люссака в домашних условиях.
Задачи: - Проверить закономерность V/ T = const, т.е. фактически убедиться в том, что объём воздуха, принимаемого за идеальный газ, прямо пропорционален его абсолютной температуре при условиях: p=const, m=const.
- установить соответствие V/ T = const аналитическим и графическим методом.
Тема: Экспериментальная проверка закона Гей-Люссака в домашних условиях.
Скоробогатов Алексей
Забайкальский край, Карымский район, с. Урульга
МОУ СОШ №46, 10 класс
II Исследовательский эксперимент
Процесс охлаждения пластиковой бутылки можно считать изобарным, поскольку в случае, когда давление внутри её и снаружи (атмосферное) различаются, бутылка будет под действием равнодействующей сил давления деформироваться (сжиматься) до тех пор пока эти давления не сравняются, т.е. пока давление воздуха внутри бутылки не станет равным атмосферному.
Для экспериментов следует выбрать день, когда атмосферное давление в течение дня практически не меняется (изменения в 5-10 мм рт. ст. не внесут существенной ошибки). В этих условиях можно считать, что соотношение p=const выполнено. Для работы нужно такое оборудование: запаянная пластиковая бутылка (например, из-под моющей жидкости «FAIRY»), большая жестяная банка (мы использовали жестяную банку высотой 17,5 см и диаметром 15 см), линейка с миллиметровыми делениями, клей « Момент», мерная кружка или мензурка с делениями, термометр, позволяющий измерять отрицательные температуры.
Ход работы
Вертикально приставляем линейку к стенке банки (рис.1) и определяем, какой объём воды в жестяной банке соответствует высоте её уровня в 1мм (в нашем опыте получилось примерно 19 мм). Необходимо следить за тем, чтобы банка с водой стояла строго горизонтально.
Определяем внутренний объём пластиковой бутылки, наливая в неё воду (получили значение V =560мл.) Внешний объём бутылки несложно измерить путём полного (вместе с пробкой) его погружения в банку с водой ( в нашем опыте он оказался равным 577 мл.)
Совершенно очевидно, что в рассматриваемых условиях изменением собственного объёма пластиковой бутылки можно пренебречь, а, значит, изменение внутреннего объёма бутылки (т.е. объёма заключенного в ней воздуха) равно изменению внешнего объёма бутылки (внешний объёма каждом опыте измеряем методом полного ее погружения).
Производим изоляцию сосуда: промазываем клеем пробку от бутылки и плотно закрываем ею бутылку. Когда клей высохнет, осторожно жалом паяльника обрабатываем места соприкосновения бутылки и пробки.
Помещаем бутылку в жестяную банку с водой так, чтобы она плотно погрузилась, и отмечаем уровень воды по вертикально расположенной линейке ( у нас получилось 164 мм; при этом температура воды была t=17°C? т.е. T= 290 K).
Вешаем( на верёвочке) бутылку за окно, поместив её рядом с термометром (примерно на 1-1,5 ч). Затем снова производим измерения объёма бутылки путём погружения её в банку с водой.
Опыты проводились при наружных температурах -2, -5, -8, -12, -15,-17 и -24°С. Данные экспериментов занесены в таблицу 1(приложение №1).
III Результаты опыта, выводы
Результаты опыт показали, что искомое соотношение V/ T = const выполняется с достаточно высокой степенью точности.
Кроме того, полученные данные можно изобразить графически (с учётом погрешностей измерений).
Из графика №1 (а), видно, что экспериментальные точки ложатся на прямую. Это свидетельствует о пропорциональности объёма воздуха его температуре по шкале Кельвина. (приложение №2)
А то, что температура газа и его объём прямо пропорциональны друг другу, можно показать, изобразив тот же график №1 (б) в других масштабах (график проходит через начало координат). (приложение №3)
В данной работе мной был рассмотрен аспект, который проверяет закономерность закона Гей-Люссака (V/ T = const). Но основной акцент был сделана то, что объём воздуха, принимаемого за идеальный газ, прямо пропорционален его абсолютной температуре при условиях: p=const, m=const.
Тема: Экспериментальная проверка закона Гей-Люссака в домашних условиях.
Скоробогатов Алексей
Забайкальский край, Карымский район, с. Урульга
МОУ СОШ №46, 10 класс
План исследования
Раздел физики «Молекулярная физика», а именно « Газовые законы» вызвал у меня особый интерес. Поскольку, я планирую продолжить свое самообразование, то в результате выполнения данной работы надеюсь углубить и закрепить имеющиеся знания по этому разделу физики. При выполнении научной работы я заинтересовался газовыми законами, а именно законом Гей-Люссака, то мне предстояло выполнить её по определённому плану.
План исследования:
I Теория
1.1История открытия закона Гей-Люссака
1.2 Свойство и применение закона Гей-Люссака
II Исследовательский эксперимент
III Результаты опыта, выводы
Также эти знания применяются в электротехнике и радиотехнике. Но раньше учёные использовали знания об электрическом токе в разных средах не полностью. Затем положение существенно изменилось, можно даже сказать, что в радиотехнике произошла революция, когда сначала теоретически, а затем экспериментально была открыта и изучена легкоосуществимая возможность управления электрической проводимостью полупроводников.
5
Тема: Влияние излучений экранов на электропроводность дистиллированной воды.
Михайлова Кристина Викторовна
Забайкальский край, Карымский район, село Урульга
МОУ СОШ №46, 10 класс
1.1 История открытия электропроводности
Наряду с металлами хорошими проводниками, т.е. веществами с большим количеством свободных заряженных частиц, являются водные растворы или расплавы электролитов и ионизованный газ - плазма. Эти проводники также широко используются в технике.[9]
УДЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ВОДЫ – инструментально определяемая характеристика минерализации морской воды. Это величина, обратная удельному сопротивлению.Удельная проводимость (или удельная электролитическая проводимость) определяется, как способность вещества проводить электрический ток. Это величина, обратная удельному сопротивлению.Экспериментальное доказательство того, что проводимость веществ обусловлена движением свободных электронов, было дано в опытах Л. И. Мандельштама и Н. Д. Папалекси (1913), Б. Стюартом и Р. Толменом(1916).[4]
1.2 Свойства и применение электропроводности
Удельная проводимость легко может быть измерена электронными приборами. Широкий спектр соответствующего оборудования позволяет сейчас измерять проводимость практически любой воды, от сверхчистой (очень низкая проводимость) до насыщенной химическими соединениями (высокая проводимость).[2]Электрометрический метод определения основан на измерении относительной электропроводности дистиллированной воды с помощью специального прибора - кондуктометра, что позволяет ускорить и в принципе увеличить точность ее определения по сравнению с другими методами.Принцип действия кондуктометра основан на прямой зависимости электроводности воды (силы тока в постоянном электрическом поле, создаваемом электродами прибора). Широкий спектр соответствующего оборудования позволяет сейчас измерять проводимость практически любой воды,от сверхчистой (очень низкая проводимость) до насыщенной соединениями (высокая проводимость).Теперь кондуктометр можно приобрести даже в зоомагазинах, при этом возможны комбинации такого прибора с рН метром. Кроме того, такой прибор можно приобрести в конторах и фирмах, торгующих оборудованием для экологических исследований.[7]
Умельцы, хорошо владеющие паяльником, могут сами изготовить прибор для измерения электропроводности конструкции И.И.Ванюшина. [8]. Кроме того, во всех деталях это устройство и способы его калибровки описаны в очень полезной книге [5]Прибор сделан на распространенной микросхеме, которая представляет собой два операционных усилителя. На первом собран генератор переменного тока, на втором – усилитель по стандартной схеме, с которого снимаются показания цифровым или аналоговым вольтметром.
2
Оглавление
Аннотация…………………………………………………………………….3
План исследования…………………………………………………………………4
I Теория……………………………………………………….........................5
1.1История открытия закона Гей-Люссака……………………………........5
1.2 Свойство и применение закона Гей-Люссака………………………….5
Экспериментальная часть………………………………...………………….6
Результаты работы……………………………………………………………7
Список литературы…………………………………………………………...8
Приложение№1 Таблица №1соотношение температур
Приложение№2 График №1(а) пропорциональность объёма воздуха его температуре по шкале Кельвина.
Приложение№3 График №1(б) температура и объём воздуха прямо пропорциональны друг другу.
Список литературы
Адаменко С. В. Концепция искусственно инициируемого коллапса вещества и основные результаты первого этапа ее экспериментальной реализации. Препринт лаб. Электродинамических исследований предприятия «Протон-21», Киев, 2004, Академпериодика, 36 с.,
Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. - М: Высш. шк., 1989.
Джанколи Д.Л. Физика. – М.:Мир, 2001г.
Мякишев Г.Я., Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский физика: Учебник для 10 кл. общеобразовательных учреждений – 11 издание – М.: Просвещение, 2003г.
Разуваев Б.Н.,Трифонов А.Б. "Современнаяфизика", Москва, 1997 г
Трофимова Т.И. Курс физики. Учеб.пособие для вузов. - М.: Высш. шк., 1989.
Уруцкоев В.Н. Экспериментальное обнаружение «странного» излучения и трансформация химических элементов. «Журнал радиоэлектроники», №3, 2000, 20с.,
журнал "Рыбное хозяйство", 1990 г., №5, стр. 66-67
Физический энциклопедический словарь, М., «Советская энциклопедия», 1984
Приложение№2 Измерение электропроводности дистиллированной воды возле компьютера.
Приложение№1 Измерение электропроводности дистиллированной воды возле телевизора.