Методическая разработка урока Исследование зависимости объёма газа от давления при постоянной температуре

Лабораторная работа
«Исследование зависимости объёма газа от давления
при постоянной температуре»
2355215381000Цель работы: установление характера зависимости объёма газа от давления при постоянной температуре.
50609541084500Оборудование: прозрачный шланг с краном и кольцами, резиновая спринцовка, измерительная лента, миллиметровая линейка, штатив лабораторный, стакан с водой, барометр-анероид (один на весь класс).
252920529972000Содержание и порядок выполнения работы.
298513580010002625725110490Атмосфера
00Атмосфера
88519023368000Т = const3164205742940022606002889250041529029400500100330017145Атмосфера
00Атмосфера
306006517145ратм00ратм29095709779000
1729105200660воздух
00воздух
-67310220345воздух
00воздух
2930525114300038036527749400-1117601346200022066252774940016675101111250026231847874000792479787400011569708128000351218457150027933655714001352558127900330771410160002355850825500506730101600010833101016000 h2 = H –H2
238125021018500312420013969001234440139690019932651727190023539451727190021170891720850016510026568390013589040639900 V1 l1 ратм V2 l2 рвод25444451968400586105138430005073659588400 рвод243649581915006775452095400 ратм25260304127400 левое правое левое ратм H
H2 правое
Поверхность стола
1 состояние 2 состояние
Чтобы исследовать характер зависимости объёма газа от давления при постоянной температуре необходимо:
Измерить объём и давление газа (воздуха) в нескольких состояниях при постоянной температуре.
Результаты записать в таблицу.
Построить график зависимости объёма газа от давления при постоянной температуре: V(p), T = const.
На основании анализа результатов и графика, построенного по данным таблицы, установить характер зависимости объёма газа от давления при постоянной температуре.
На рисунке изображена схема установки для опытов. Конец прозрачного шланга длиной около 50 см с краном и кольцами закрепляют вертикально в лапках штатива. Удерживая оба конца шланга на одной высоте, в него спринцовкой заливают воду, до тех пор, пока её уровень не установится в 20 – 25 см от краёв шланга. Кран при этом должен быть открытым.
Залив воду, свободный конец шланга медленно опускают, пока уровень воды в нём не установится в 3 – 5 см от края. Удерживая шланг в этом положении, закрывают кран, а нижнее кольцо устанавливают на уровне воды в закреплённом колене. Воздух, находящийся в этом колене (левом), является объектом исследования.
Измерить объём и давление газа (воздуха) в нескольких состояниях при постоянной температуре.
1 состояние.
Вычислить объём воздуха по формулеV1 = S · l1 , для этого
Вычислить площадь поперечного сечения шланга S по формуле S = πR2 , где π ≈ 3,14 , R – радиус поперечного сечения шланга (R = 12 D) измеряется миллиметровой линейкой. Площадь поперечного сечения шланга S - одинакова во всех состояниях.
Измерить длину столба воздуха l1 от края шланга до поверхности воды в левом колене шланга измерительной лентой.
Измерить по барометру в кабинете давление p 1 на воздух в левом колене, равное давлению атмосферы pатм, действующей на поверхность воды в правом колене. p1= pатм , так как уровень воды одинаковый в обоих коленах шланга.
Записать результаты в таблицу.
2 состояние.
Поднимите правое колено шланга на несколько сантиметров. Увеличится давление р2 воды на воздух в левом колене из-за разницы уровней воды в левом и правом коленах шланга. Изменится и объём воздуха V2 .
Вычислить объём воздуха по формулеV2 = S · l2 , для этого
Измерить длину столба воздуха l2 от края шланга до поверхности воды в левом колене шланга измерительной лентой.
Площадь поперечного сечения шланга S вычислена в 1 состоянии.
Вычислить возросшее давление р2 на воздух в левом колене по формуле
р2 = ратм+рвод, где
ратм – измерено в 1 состоянии.
рвод = ρ·g·h2, давление столба воды высотой h2,
h2 = Н – Н2, h2 -высота столба воды в правом колене над поверхностью воды в левом колене шланга,
ρ = 1000 кгм3 плотность воды,
g= 9,8 Нкг .Запишите результаты в таблицу.
3 состояние.
Поднимите правое колено шланга ещё на несколько сантиметров. Увеличится давление р3 воды на воздух в левом колене из-за разницы уровней воды в левом и правом коленах шланга. Изменится и объём воздуха V3.
Вычислить объём воздуха по формулеV3 = S · l3 , для этого
Измерить длину столба воздуха l3 от края шланга до поверхности воды в левом колене шланга измерительной лентой.
Площадь поперечного сечения шланга S вычислена в 1 состоянии.
Вычислить возросшее давление р3 на воздух в левом колене по формуле
р3 = ратм+рвод, где
ратм – измерено в 1 состоянии.
рвод = ρ·g·h3, давление столба воды высотой h3,
h3 = Н – Н3, h3 -высота столба воды в правом колене над поверхностью воды в левом колене шланга,
ρ = 1000 кгм3 плотность воды,
g= 9,8 Нкг .Запишите результаты в таблицу.
Проведите измерения объёма и давления в 4 состоянии и 5 состоянии. Результаты измерений запишите в таблицу.
Результаты записать в таблицу.
Таблица.
-45085-381000 параметры
состояние S, м2 l, м V, м3 pатм, Па Н, м Н2,3,4,5, м h, м рвод, Па р, Па
1 --- 2 3 4 5 Построить график зависимости объёма газа от давления при постоянной температуре: V(p), T = const.
По данным таблицы построить график V(p), T = const.
V, м319304078740 977909525000 р, Па
На основании анализа таблицы и графика установить характер зависимости объёма газа от давления при постоянной температуре.
Запишите в тетрадь, каков характер данной зависимости.
Сделайте вывод о выполненной работе.