Лабораторная работа №10 «Исследование изобарического процесса»

Цель работы: опытным путем проверить закон Гей-Люссака, описывающий изобарический процесс для идеального газа и проверить справедливость формулы:

Оборудование:

• пробирка;

• термометр;

• цилиндрический сосуд с горячей водой;

• стакан с водой комнатной температуры;

• пластилин;

• измерительная линейка с миллиметровыми делениями.

Теория:

Закон Гей-Люссака описывает зависимость объема от температуры идеального газа при изобарическом процессе.

;

Проверку закона удобно провести при атмосферном давлении.

Стеклянную пробирку погрузить в горячую воду открытым концом вверх. Объем воздуха в ней равен объему пробирки, а температура – температуре горячей воды. Это первое состояние.

Заклеив открытый конец пробирки пластилином, ее переносят в стакан с холодной водой заклеенным концом вниз. Под водой снимают пластилин. При охлаждении воздуха в трубке вода в ней поднимается.

При равенстве уровней воды в пробирке и стакане давление в пробирке будет равно атмосферному, объем воздуха уменьшается, а его температура будет равна температуре холодной воды.

Отношение объемов воздуха в пробирке можно заменить отношением высот воздушных столбцов, так как . Поэтому сравнивать в работе будем и .

Ход работы:

1. Измерить длину l₁ стеклянной пробирки.

2. Измерить температуру горячей воды.

3. Погрузить трубку в воду, открытым концом вверх.

4. Заклеить отверстие пластилином.

5. Перенести в холодную воду заклеенным концом вниз и открыть пробирку под водой.

6. Выровнять уровни жидкости в стакане и пробирке.

7. Измерить температуру холодной воды.

8. Измерить высоту столбца воздуха l₂в пробирке.

9. Внести данные измерений в таблицу:

   l1, мм	l2, мм	t1°, °C	t2°, °C
   155	135	83	28

10. Вычислить:

11. Внести данные вычислений в таблицу:

∆l, мм	T1, К	T2, К	∆Т, К	l1|l2	Ɛ1, %	∆1	T1|T2	Ɛ2, %	∆2
0,5	356	301	0,5	1,15	0,7	0,008	1,18	0,3	0,004

Вывод: несмотря на то, что отношения и не совпали в точности между собой, закон Гей-Люссака верен, это показал расчет погрешностей. Если бы не ошибки приборов и глазомера, равенство было бы доказано абсолютно.

Лабораторная работа №11 «Определение удельной теплоемкости твердого тела»

Цель работы: опытным путем определить удельную теплоемкость твердого тела.

Оборудование:

• электронные весы;

• термометр с ценой деления равной 1°С;

• калориметр;

• цилиндр металлический, закрепленный на нити;

• электрочайник;

• фильтровальная бумага.

Теория:

При погружении металлического тела массой m_т, нагретого до температуры t_г°, в алюминиевый калориметр массой m_к, в котором налита вода массой m_в при температуре t_х°, в результате теплообмена устанавливается тепловое равновесие. Общая температура становится θ.

Уравнение теплового баланса имеет вид:

;

;

выразим с_т:

Ход работы:

7. В горячей воде нагреваем исследуемое тело, закрепленное на нити, до t_г°=70°С.

8. Измеряем массу внутреннего стакана калориметра m_к=29 г. Наливаем в него m_в=150 г холодной воды.

9. Опускаем в калориметр горячее тело. После установления теплового равновесия температура в калориметре θ=28°С.

10. Обсушив тело салфеткой (фильтровальной бумагой), измеряем массу m_т на электронных весах, m_т=88 г.

11. Данные внесем в таблицу:

mт, кг	tг°, °С	mк, кг	mв, кг	tх°, °С	θ, °С	ск, Дж/кг°С	св, Дж/кг°С
(88±0,5)*10-3	70±0,5	(29±0,5)*10-3	(150±0,5)*10-3	25±0,5	28±0,5	920	4200

Из таблицы удельно теплоемкости разных веществ с_к=920 Дж/кг°С, с_в=4200 Дж/кг°С.

Определим удельную теплоемкость тела по формуле:

Относительная погрешность:

Абсолютная погрешность:

Вывод: Определили удельную теплоемкость твердого тела с относительной погрешностью 19%; .