ЗАКОН ШАРЛЯ. ИЗОХОРЫ
Закое
Шарля устанавливает зависимость давления идеального газа от температуры
при постоянном объёме V = const. Процесс нагревания/ охлаждения газа при постоянном объёме называется
изохорным. Для выпонения закона Шарля важно также, чтобы
ν = const; иначе
m = const;
μ = const. В задачах такой процесс узнают по фразе: "В закрытом сосуде..."
Задание. Спланировать виртуальный эксперимент для выяснения характера зависимости давления газа от температуры при постоянном объёме, познакомиться с графиками изопроцессов протекающих при постоянном объёме, и характером их изменения при изменении параметров состояния газа.
Установка. Справа в окне анимации вы увидите цилиндр с подвижным поршнем, заполненный газом, с присоединённым к нему манометром. Он показывает абсолютное давление газа. На рисунке вам дана площадь поршня S
пор. Вы можете самостоятельно выбирать массу газа от 80 до 160 мг, один из четырёх видов газа (справа от поля ввода сразу появится его молярная масса в г/моль). Слайдерами внизу анимации вы сможете двигать поршень, задавая его высоту положения H, а также включать горелку под цилиндром на небольшое время для подогрева или, давая газу остыть, перемещая слайдер "Температура".
Для ввода ваших изменений не забывайте каждый раз нажимать кнопочку
ENTER в поле анимации.
Смело экспериментируйте, чтобы понять, как ведёт себя газ в зависимости от ваших действий! Однако для чистового эксперимента ведите себя культурно, старайтесь выбирать такие значения переменных, чтобы вам было удобно с ними работать, чтобы манометр показывал не слишком маленькое значение и т.д.
Справа и ниже анимации компьютер любезно будет строить для вас три графика в осях pV, pT и VT, меняя их вид каждый раз, когда вы будете запускать изменения параметров состояния газа в цилиндре кнопкой ENTER.
А теперь попробуйте ещё до всяких экспериментов почувствовать, какова эта зависимость: чем больше температура, тем давление газа будет... Запишите свою догадку в лист отчёта, а в конце эксперимента будет интересно сравнить, насколько верны ваши ощущения физики.
Подумайте также, какие эксперименты и как следует провести на нашей установке, чтобы установить эту зависимость? Запишите свои мысли в лист отчёта.
Опыт. Начертите таблицу для записи результатов опыта.
| № опыта |
Давление газа p, Па |
Объём газа V, м3 |
Температура газа T, К |
Масса газа m, кг |
p/T |
| 1 |
|
|
|
|
|
| 2 |
|
|
|
|
|
| 3 |
|
|
|
|
|
| 4 |
|
|
|
|
|
| 5 |
|
|
|
|
|
| 6 |
|
|
|
|
|
Объём газа V = HS вам придётся подсчитать самим, а для удобства записи в таблицу малых или слишком больших чисел используйте десятичные степени (стандартную запись числа).
В первую строку таблицы можно записать начальные значения величин, а для второй измените произвольно температуру газа, например, до максимальной, не забудьте кликнуть в поле анимации ENTER. Полученные данные занесите в таблицу и подсчитайте значение p/T для первых двух опытов. Что вы видите в последней графе таблицы? Какой вывод можно сделать из сравнения полученных чисел?
Для второй пары опытов уменьшите массу газа, скажем, в два раза. Проделайте те же действия, что и в первой серии опытов. Запишите данные в таблицу и подсчитайте p/T для последней графы таблицы. Что вы видите? Какой вывод можно сделать из сравнения чисел последней графы таблицы?
Для последней пары опытов поменяйте газ на, скажем, хлор. Проделайте те же действия, что и в первой серии опытов. Запишите данные в таблицу и подсчитайте p/T для последней графы таблицы. Что вы видите? Какой вывод можно сделать из сравнения чисел последней графы таблицы?
Таблица заполнена, теперь можно подвести итог, и, если вы всё делали разумно, то вам будет не сложно ответить на контрольные вопросы. В задании 6 мы дали решение числовой задачи. Однако достойнее попробовать решить её самостоятельно, пусть и с ошибками, чем сразу подглядывать готовое решение.
Десятичные дроби вводятся через точку. Ответы нужно округлять по правилам приближённых вычислений с погрешностью не более 10%.
Желаем успеха!
