Лабораторна робота №5

Демонстраційний експеримент до теми «Основи МКТ. Закони ідеального газу»

Дослід 1. Стисливість газів (повітря). Розширення газу при нагріванні.

Обладнання: Скляна куля з трубкою для демонстрування розширення повітря (термоскоп). Реторта або колба з довгою ший­кою. Склянка або банка з водою. Газовий пальник або спиртівка. Колби з пробкою і трубкою - 2 шт. Екран для фону. Вода чиста і забарвлена. Ручний повітряний насос Шінца. Підставка.

1. Затиснувши рукою чи затискачем гумову трубку, з’єднану з ніпелем для нагнітання, ставлять насос вертикально на підстав­ку на стіл. Різко стискають повітря в ньому. Коли ручку насоса відпустити, вона повертається назад, в попереднє положення.

2 . Для демонстрування розширення повітря часто вико­ристовують прилад (термоскоп), що складається із скляної зігнутої трубки (рис. а), до короткого коліна якої припаяна невелика скляна куля. Коліно й кулю приблизно до половини наповнюють забарвленою рідиною і ставлять прилад вертикально. Повітря, що залишається над рідиною, розширяючись під час нагрівання кулі рукою або спиртів­кою, витискує в трубку частину рідини, і рівень її під­вищується.

3. Реторту місткістю 300-500 см³ закріплюють у шта­тиві догори дном. Кінець шийки занурюють у склянку з трохи забарвленою водою. Газовим пальником або спир­тівкою нагрівають реторту, проводячи по ній кілька разів полум'ям. Помічають, що з шийки виходять бульбашки повітря внаслідок його розширення. Коли реторта охо­лоджується, об'єм повітря зменшується, вода під впливом атмосферного тиску піднімається в шийці. Знову нагрі­вають реторту рукою. Рівень води в шийці знижується, бо повітря розширюється.

Замість реторти можна використати колбу з довгою шийкою або з трубкою, вставленою в пробку, якою закри­вають колбу (рис. б).

Дослід 2. Розширення рідин при нагріванні.

О бладнання: Скляні колби на 250-500 см³. Скляні трубки довжиною 20-40 см з внутрішнім діаметром 3-6 мм. Пробки гумові з отворами для трубок - 2 шт. Два білих екрани з ват­манського паперу, прикріплені до трубок. Посудини (каструлі) з холодною водою і гарячою, в яких вміщується одночасно по дві колби - 2 шт. Штатив. Гумові кільця - 2 шт.

Складають установку, показану на рис. Одну колбу заповнюють водою, другу - гасом. Закривають колби щільно припасованими проб­ками s трубками так, щоб у колбах не залишалося пу­хирців повітря, а вода і гас заповнили трубки на кілька сантиметрів вище від пробки. Цей рівень відмічають гумо­вим кільцем або рискою на пересувному екрані.

Обережно вміщують кол­би в посудину з гарячою во­дою 3. Рівні рідин спочатку трохи знижуються за раху­нок розширення колб, а по­тім підвищуються внаслідок розширення рідин при нагрі­ванні. Кожна рідина розши­рюється по-різному. Приріст об'єму води менший, ніж гасу.

Знаючи об'єм рідини, внутрішній діаметр трубки, під­вищення стовпчика рідини і зміну температури, можна наближено знайти збільшення об'єму рідини при нагрі­ванні на один градус.

Дослід 3. Об'ємне розширення твердих тіл.

Обладнання: Куля металева з кільцем (прилад Гравезанда). Спиртівка. Сірники. Склянка з холодною водою.

П рилад являє собою металеву (в багатьох випадках латунну) кулю, підвішену до штатива ланцюжком. На штативі укріплено також плоске металеве кільце, яке муфтою пересувається вздовж штатива і обертається навколо нього.

Показують учням, що при кімнатній температурі куля вільно проходить через ла­тунне кільце. Потім нагріва­ють кулю, і вона вже не про­ходить через те саме кільце (рис.). Охолоджують кулю водою. Вона знову вільно проходить через кільце.

Учні роблять висновок: метали, нагріваючись, розши­рюються, а охолоджуючись, стискаються.