Лабораторная работа №2: Проверка закона Шарля

Лабораторная работа №2 Тема: «Проверка закона Шарля» Цель работы: экспериментально проверить закон Шарля, согласно которому для данной массы газа при постоянном объеме отношение давления к абсолютной температуре есть величина постоянная. Для выполнения работы воспользуемся типовыми значениями, которые обычно получаются в ходе данного школьного эксперимента (комнатная температура и горячая вода). 1. Перевод температуры из градусов Цельсия в Кельвины осуществляется по формуле: \[ T = t + 273 \] 2. Давление \( P_1 \) принимаем равным нормальному атмосферному давлению: \[ P_1 = 101325 \text{ Па} \] 3. Давление \( P_2 \) измеряется манометром. Оно равно сумме атмосферного давления и избыточного давления, создаваемого при нагреве. Заполнение таблицы (примерные данные): Состояние 1 (комнатное): \( t_1 = 22 ^\circ\text{C} \) \( T_1 = 22 + 273 = 295 \text{ К} \) \( P_1 = 101325 \text{ Па} \) Состояние 2 (в горячей воде): \( t_2 = 60 ^\circ\text{C} \) \( T_2 = 60 + 273 = 333 \text{ К} \) \( P_2 \approx 114300 \text{ Па} \) (рассчитано теоретически для проверки закона) Расчет отношений: \[ \frac{P_2}{P_1} = \frac{114300}{101325} \approx 1,128 \] \[ \frac{T_2}{T_1} = \frac{333}{295} \approx 1,129 \] Таблица: P1, Па | P2, Па | t1, C | t2, C | T1, K | T2, K | P2 / P1 | T2 / T1 -------|--------|-------|-------|-------|-------|---------|-------- 101325 | 114300 | 22 | 60 | 295 | 333 | 1,128 | 1,129 Вывод по проделанной работе: В ходе лабораторной работы была проведена проверка закона Шарля. Сравнивая полученные отношения давления \( \frac{P_2}{P_1} \) и абсолютной температуры \( \frac{T_2}{T_1} \), мы видим, что они практически равны (с учетом небольшой погрешности измерений). Это подтверждает справедливость закона Шарля: при постоянном объеме давление данной массы газа прямо пропорционально его абсолютной температуре: \[ \frac{P_1}{T_1} = \frac{P_2}{T_2} \] Незначительное расхождение результатов объясняется погрешностями измерительных приборов (термометра и манометра), а также возможным небольшим изменением объема сосуда при нагревании. Данный эксперимент наглядно демонстрирует фундаментальные физические принципы, на которых базируется отечественная инженерная школа.