Порядок выполнения работы

Лабораторная работа №5

Исследование зависимости давления газа от объёма при постоянной температуре

Цель работы: опытным путем с помощью цифровой лаборатории проверить «Зависимость давления газа от объема при постоянной температуре».

Оборудование: нетбук, датчик давления и USB-кабель, шприц объемом 50 мл с медицинским шлангом.

Описание работы: закон Бойля-Мариотта: для данной массы газа при постоянной температуре произведение объема газа на соответствующее ему давление есть величина постоянная. Если T = const, то PV = const .

Справедливость данного закона и следует проверить в данной работе.

Порядок выполнения работы

1. Поршень шприца выставьте на отметку 30 мл (!!!), в противном случае Вы можете повредить датчик давления в ходе эксперимента.

2. Соедините датчик давления со шприцом с помощью медицинского шланга и USB-портом компьютера с помощью кабеля (рис.1). Во время подготовки и проведения эксперимента держите шприц за корпус в области ниже метки 50 мл, чтобы не нагревать газ внутри шприца.

Рис. 1.

3. Запустите программу «Цифровая лаборатория». Выберите сценарий 2.6. «Зависимость давления газа от объема при постоянной температуре».

4. 3апустите измерения . Сначала сожмите шприц от 30 мл до 25, 20 и 15 мл, затем, постепенно ослабляя поршень, повторно пройдите положения поршня, соответствующие объему шприца 20, 25, 30 мл, а затем, вытягивая поршень, и значения 35, 40, 45 и 50 мл, задерживая в каждом из положений поршень на несколько секунд. Затем верните поршень в исходное положение, задержав его в положениях 45, 40, 35, 30 мл повторно. Следите по регистрируемой кривой, что датчик в каждом положении фиксирует стационарное значение давления P (рис.2).

5. Остановите измерения . Таким образом, на вашей кривой должно оказаться 15 «ступенек», причем ряд из них будет соответствовать одному и тому же объему (для V = 30 мл будет, например, три точки). При этом измеренные давления при одинаковом V могут не совпадать, поскольку Вы устанавливаете поршень на определенной метке шприца не совсем точно.

Рис. 2.

6. Последовательно устанавливая желтый маркер (ЛКМ) в положениях, где давление в шприце было примерно постоянным и, нажимая кнопку , перенесите в таблицу значения давления в шприце при разных положениях поршня. В таблице, таким образом, должно оказаться 15 заполненных строк.

7. 3аполните с клавиатуры столбец V таблицы, указывая одно из 15 значений объема шприца (в миллилитрах) в ячейках столбца в том порядке, в котором происходила остановка при регистрации экспериментальной кривой (рис.2). В четвёртом и пятом столбце таблицы значения объёма и давления автоматически пересчитываются в единицах системы СИ. В шестом столбце вычисляется произведение этих величин.

8. Заполните таблицу 1.

Таблица 1.

9. На основании внесенных в таблицу данных, постройте график зависимости давления газа от объема. По оси Х откладывается объем V (в мл), а по оси Y давление Р (в кПа).

10. Сделайте вывод о качественном изменении давления газа, при увеличении занимаемого им объема.

11. Проанализируйте последний столбец таблицы 1 и сделайте вывод, как меняется произведение PV с изменением объема.