Лабораторнаробота №
ВИМІРЮВАННЯАТМОСФЕРНОГО ТИСКУ
Мета роботи:– використовуючиізотермічний процес розширення чи стиснення повітря визначити атмосферний тиск.
Прилади іматеріали:дві скляні трубки, довжиною біля 50см кожна, з’єднані гумовою трубкою, гумовийкорок з діаметром, рівним діаметру трубки, штативи, рулетка, вода, барометр.
Теоретичнівідомості
Ізотермічним процесом називають процес в газі, приякому не змінюється температура. Якщо при цьому не змінюється також і масагазу, то процес описується законом Бойля – Маріотта:
Для даної масигазу при сталій температурі добуток тиску на об’єм є величина стала:
/>. (1)
/>Вданій роботі ізотермічний процес здійснюється з повітрям, що міститься вскляній трубці між поверхнею води і гумовим корком (див. мал. 1). Склянітрубки, з’єднані гумовою, заповнюються водою і закріплюються на штативах так,як показано на рис. 1а. Трубка зліва закривається корком; вимірюється довжинастовпа повітря l1. Тиск цього повітря дорівнюєатмосферному p1=pa. Потім штатив з правою трубкоюопускається якомога нижче, і вимірюється довжина повітряного стовпа в лівійтрубці l2 (див. рис. 1б). Розширення повітряможна вважати ізотермічним; тиск повітря в трубці зменшується на величинугідростатичного тиску p=ρgh, тобто стає рівним: p2=pa-p=pa-ρgh.
Об’єм повітря втрубці дорівнює добутку площі поперечного перерізу трубки S на довжину стовпа l: V1 = S·l1, V2 = S·l2.
Вирази для p1, p2, V1, V2 підставимо в (1):
pa·S·l1=(pa-ρgh)·S·l2 (2)
Поділимо ліву і правучастину (2) на S,розкриємо дужки і розв’яжемо одержане рівняння відносно pa:
pal1=pal2-ρghl2; pa(l2-l1)=ρghl2;
/> (3)
Одержаний вираз(3) і є розрахунковою формулою в даній роботі.
Хідроботи
1. Переміщуючитрубки в штативах, встановіть їх так, як показано на рис.1а. Довжинаповітряного стовпа l1 повинна бути рівна 30 ¸ 40 см. Закрийте ліву трубкукорком і виміряйте довжину l1.
2. Опустіть правутрубку приблизно на 1 м. (Для цього можна опустити штатив з трубкою напідлогу). Виміряйте l2 і h. Для підвищення точності вимірювань h трубки слід розташувати одну під другою,на одній вертикалі.
3. За формулою(3) розрахуйте атмосферний тиск. Густина води ρ = 1000/>, прискореннявільного падіння g = 9,8/>. Порівняйте одержане значення pa з показами барометра pб. Зробіть висновок.
4. Результативимірювань і обчислень зручно подати у вигляді таблиці 1:
Таблиця 1№ п/п
l1, м
l2, м h, м
pa, Па
рб, Па
5. Дослідповторіть з іншим значенням l1.
Додатковезавдання
Виконайте дослід,в якому повітря не розширюється, а стискається ізотермічно. Як при цьомузміниться формула (3)?
Контрольнізапитання
1. Сформулюйтезакони ідеальних газів: закон Бойля-Маріотта, закон Гей-Люссака, закон Шарля.
2. Накреслітьграфіки ізопроцесів в координатних осях (PV, PT, VT).
3. Чи можливий дослід Торрічеллі звикористанням води замість ртуті?
4. Як можнапідвищити точність вимірювання атмосферного тиску?