Лабораторная работа «Исследование зависимости между параметрами состояния разрежённого газа (на примере изотермического процесса)»
Программная лабораторная работа
Состояние идеального газа, количество вещества которого равно ν, описывается его температурой T, давлением p и объёмом V: $$pV=\nu RT$$
Данная зависимость (уравнение Менделеева — Клапейрона) была открыта экспериментально благодаря обобщению большого количества опытов. В этих опытах было определено соотношение между параметрами разрежённого газа в таких процессах, когда один из них остаётся постоянным. Такие процессы получили название изопроцессы:
- изотермический (процесс при постоянной температуре);
- изобарический (процесс при постоянном давлении);
- изохорический (процесс при постоянном объёме).
В данной лабораторной работе предлагается экспериментально проверить соотношение между параметрами газа на примере изотермического процесса для воздуха, находящегося при атмосферном давлении.
Изотермический процесс для идеального газа описывается законом Бойля — Мариотта:
$$pV=const$$
Тогда соотношение между объёмом и давлением газа в начале и конце процесса можно записать так: $$p_{1}V_{1}=p_{2}V_{2}$$
или $$\frac{p_{1}}{p_{2}}=\frac{V_{2}}{V_{1}}$$
Объём трубки, где находится воздух, вычисляется по формуле: $$V=Sl$$
Здесь S — площадь поперечного сечения трубки, м2;
l — высота столбца воздуха в трубке, м.
Высота столбца воздуха в трубке в процессе проведения опыта будет меняться, а вот площадь поперечного сечения трубки — величина неизменная. Поэтому: $$\frac{p_{1}}{p_{2}}=\frac{V_{2}}{V_{1}}=\frac{Sl_{2}}{Sl_{1}}=\frac{l_{2}}{l_{1}}$$
В данной лабораторной работе предлагается проверить это отношение. Но для проведения эксперимента будет использован воздух, находящийся при атмосферном давлении. При формулировании вывода к лабораторной работе подумайте: как это может сказаться на достоверности полученных результатов? Можно ли считать атмосферный воздух идеальным газом?
