Порядок выполнения работы (что нужно делать).

Содержание.

· Введение ……………………………………………………………………3

· 1. Теоретические основы. 1.1 Происхождение закона……………………4

· 1.2 Формулировка закона. ………………………………………………….

· 2. Экспериментальная часть. 2.1 Методика проведения исследования…

· 2.2 Полученные результаты. ………………………………………………

· Заключение. …………………………………………………………………

· Содержание. …………………………………………………………………

Введение.

Обоснование актуальности выбранной темы:

Физика — экспериментальная наука. В трудах Галилея, Ньютона и других исследователей утвердился ее основной метод: любое предсказание теории должно быть подтверждено опытом. Т. е. демонстрация закона докажет его существование и поможет лучше в нем разобраться.

Цель работы: Доказать существование закона.

Теоретические основы.

Происхождение закона.

Неоднозначность терминологии связана с историей открытия газовых законов. Закон теплового расширения газов, называемый в русскоязычной литературе законом Гей-Люссака, впервые был опубликован в открытой печати в 1802 году Гей-Люссаком, однако сам Гей-Люссак считал, что открытие было сделано Жаком Шарлем в неопубликованной работе, относящейся к 1787 году. Независимо от них закон был открыт в 1801 году английским физиком Джоном Дальтоном. Кроме того, качественно закон был описан французом Гийомом Амонтоном в конце XVII века. В любом случае, Гей-Люссак первым продемонстрировал, что закон справедлив не только для воздуха, но и для других газов и паров. (На самом деле пары весьма приближенно подчиняются газовым законам). Дальнейшие более точные опыты показали, что реальные газы не совсем точно подчиняются газовым законам. Особенно это проявляется при высоких давлениях и температуре ниже критической для данного газа. В связи с этим удобные для технических расчётов газовые законы были сохранены как законы идеальных газов. Позднее законы идеальных газов были теоретически выведены, исходя из молекулярно-кинетической теории (МКТ).

Формулировка закона.

Закон Гей-Люссака в современной формулировке утверждает, что при постоянном давлении объём постоянной массы газа пропорционален абсолютной температуре. Математически закон выражается следующим образом: 

V/T=const

Где V – объём, а T – температура.

Если известно состояние газа при неизменном давлении и двух разных температурах, закон может быть записан в следующей форме:

V₁T₂= V₂T₁

Графически он изображается так:

Экспериментальная часть.

Методика проведения исследования.

Оборудование: стеклянная трубка, запаянная с одного конца, длиной 600 мм и диаметром 8—10 мм; цилиндрический сосуд высотой 600 мм и диаметром 40—50 мм, наполненный горячей водой (t ~ 60 °С)> стакан с водой комнатной температуры; пластилин.

Указания к работе.

Чтобы проверить, выполняется ли закон Гей-Люссака, достаточно измерить объем и температуру газа в двух состояниях при постоянном давлении и проверить справедливость тождества V₁T₂= V₂T₁

Это можно осуществить, используя в качестве газа воздух при атмосферном давлении.

Стеклянная трубка открытым концом вверх помещается вертикально на 3—5 мин в цилиндрический сосуд с горячей водой. В этом случае объем воздуха V_t равен объему стеклянной трубки, а температура — температуре горячей воды Т₁. Это — первое состояние. Чтобы при переходе воздуха во второе состояние его количество не изменилось, открытый конец стеклянной трубки, находящейся в горячей воде, замазывают пластилином. После этого трубку вынимают из сосуда с горячей водой и замазанный конец быстро опускают в стакан с водой комнатной температуры, а затем прямо под водой снимают пластилин. По мере охлаждения воздуха в трубке вода в ней будет подниматься. После прекращения подъема воды в трубке объем воздуха в ней станет равным V₂<V_l, а давление р = р_атм - рgh. Чтобы давление воздуха в трубке вновь стало равным атмосферному, необходимо увеличивать глубину погружения трубки в стакан до тех пор, пока уровни воды в трубке и стакане не выровняются. Это будет второе состояние воздуха в трубке при температуре Т₂ окружающего воздуха. Отношение объемов воздуха в трубке в первом и втором состояниях можно заменить отношением высот воздушных столбов в трубке в этих состояниях, если сечение трубки

постоянно по всей длине (V₁/V₂=Sl₁/Sl₂= l₁/l₂). Поэтому в работе следует сравнить отношения l₁/l₂. Длина воздушного столба измеряется линейкой, температура — термометром.

Порядок выполнения работы (что нужно делать).

1. Подготовить бланк отчета с таблицей для записи результатов измерений и вычислений.

2. Подготовить стакан с водой комнатной температуры и сосуда с горячей водой.

3. Измерить длину l₁ стеклянной трубки и температуру воды в цилиндрическом сосуде.

4. Привести воздух в трубке во второе состояние так, как об этом рассказано выше. Измерить длину l₂ воздушного столба в трубке и температуру окружающего воздуха Т₂.

5. Вычислить отношения l₁/l₂ и Т₁/ Т₂, относительные (e₁ и e₂) и абсолютные  ( ∆₁ и ∆₂) погрешности измерений этих отношений по формулам:

         e₁=∆l/l₁+∆l/l₂ , ∆₁= (l₁/l₂)e₁

         e₂= ∆Т/ Т₁+ ∆Т/ Т₂ ∆₂= (Т₁/ Т₂)e₂

6. Сравнить отношения l₁/l₂ и Т₁/Т₂

7. Сделать вывод о справедливости закона Гей-Люссака.