Изотермиялық процесстерді зерделеу.

Пәні: Физика

Зертханалық жұмыс.

10 сынып.

Зертханалық жұмыс тақырыбы: І.Газдағы изотермиялық процессті зерделеу.

Жұмыстың мақсаты :газдың екі термодинамикалық жағдайында салыстырып, экспериментті түрде Бойл-Мариотт заңын тексеру. 

Құрал-жабдықтар: Екі краны бар резервуар түтік, манометрлік түтік, өлшеуіш лента, спирттік термометр, барометр-анероид.

Теориялық барысы:

Бойл –Мариотт заңы тұрақты температурадағы берілген массада газдың қысымы мен көлемінің қатынасын анықтайды. Бойл-Мариот заңының жазылуы мына түрде болады: P₁V₁ = p₂V₂. Осы екі бөліктен теңдіктің мынадай өрнегін p₂V₁ , аламыз V₁(p₂ – p₁) = p₂(V₁ – V₂) немесе V Δp = p ΔV.

Жұмыстың орындалу барысы:

1. Экперименттік тізбекті құрастырыңдар.

2. Манометрлік түтікшенің шетін стақандағы суға 1 см тереңдікте батырыңдар.

3. Резервуар - түтікшенің келесі шетін кранмен бітейміз.

Соңында краны бар резервуар- түтікті жаймен басамыз , мысалы сызғышпен. Судағы манометрлік – түтіктегі судың бөлігінің санын санаңдар N. Су бөлігінің көлемі мынаған тең 4.7 * 10^{– 9}м³ (ΔV = N*4,7*10^{– 3} м³).

4. Жаймен сызғышты аламыз. Қалған газ ұлғаяды да, ал қысымы төмендейді. Қысымның төмендегенін манометрлік түтіктегі су бөлігінің биіктігіне қарап көруге болады h (Δp = ρ_ж g h). мұнда ρ_ж = 10³кг/м³, g = 10 м/с².

5. Манометрлік түтіктегі су бөлігінің биіктігін есептеңдер h.

6. Есептеу мына формула бойынша жүргізіледі V₀ Δ p = p₀ ΔV. p₀ барометрмен анықталады, V₀ резервуар түтіктің көлемі (L = 2 м, D = 4*10^{– 3}м, V₀ = L πD²/4).

7. Тәжіриебе бөлме температурасында жүргізіледі T₀.

Алынған мәндерді кестеге 1 салыңдар. 

Кесте 1

8. Соңғы екі кестедегі мәндердің қанша процентке өзгергенін анықтаңдар.

9. Қорытынды жасаңдар.

II.Зертханалық жұмыс тақырыбы: Газдағы изохоралық процессті зерделеу.

Жұмыстың мақсаты: экспериментті түрде Шарль заңын екі термодинамикалық жағдайдайдағы газдың өлшемдерін салыстыру арқылы тексеру.

Құрал – жабдықтар: екі кранымен резервуар түтік,манометрлік түтік, өлшеуіш сызғыш, спиртті термометр, барометр-анероид.

Теориялық барысы:

Шарль заңы p₁/T₁ = p₂/T₂ берілген массадағы газдың қысымы мен көлемінің қатынасын анықтайды тұрақты көлемдегі (V = const). Шарль заңының әділдігіне көз жеткізу үшін газдың екі жағдайдағы термодинамикалық өлшемдерін білу керек. Атмосфералық қысымы p₀, Т₂ температуреадағы және Т₁қоршаған орта температурасындағы.

Жұмыстың орындалу барысы:

1. Резервуар –түтікті бірінің үстіне бірін текшелеп калориметрге төменінде болатын кранды жауып қоямыз. Үстінде қалатын кран ашық қалуы керек.

2. Калориметрге су құямыз, 55 – 60^oС температураға дейін қыздырамыз , до тех пор, пока верхний кран не окажется на глубине 5-10 мм.

3. Күтіңдер,әзірге ашық краннан ауа көпіршігінің бөлінуі тоқтағанша. Түтіктегі ауа температурасы және судың температурасы теңеседі. Судың температурасын өлшеңдер Т₂. Газдың қысымы бұнда атмосфералық қысыммен р₀ тең болады . Бұл қысымды барометрадің көмегімен өлшейді.

4. Кранды жауып және манометрлік түтікке жалғаңдар.

5. Резервуар түтікті калориметрден айырыңдар. Манометр түтіктің соңынстақандағы суға салып кранды ашыңдар. Резервуар түтіктегі ауаның салқындауына қарай манометрлік түтікке су кіре бастайды.

6. Күтіңдер, әзірге газдың температурасы қоршаған ортаның температурасына дейін салқындағанша және манометрлік түтіктің биіктігін өлшеңдер h. Резервуар түтіктегі газдың қысымы р₁ =  (р₀ – Δр)мына формуламен анықталады, мұнда Δр = ρ_жg h. Температураны Кельвин шкаласымен келтіріңдер T = 273 + t^oC.

Алынған мәндерді 2 кестеге толтырыңдар.

Кесте 2   

7. . Соңғы екі кестедегі мәндердің қанша процентке өзгергенін анықтаңдар.

8. Қорытынды жасаңдар.

III. Зертханалық жұмыс тақырыбы: Газдағы изобаралық процессті зерделеу.

Жұмыстың мақсаты:Экспериментті түрде Гей – Люссактың заңын газ параметірін екі термодинамикалық жағдайда салыстыру жолымен тексеру.  

Құрал-жабдық: екі краны бар резервуар түтік, манометрлік түтік, өлшеуіш лента, спирттік термометр, барометр-анероид.

Теориялық барысы

Гей-Люссак заңы тұрақты қысымда(p  = const), берілген массада газдың көлемі мен температурасын анықтайды.оынң көрінісі мынадай болады: V₁/T₁ = V₂/T₂. Гей-Люссак заңын тексеру үшін тұрақты қысымдағы екі жағдайдағы газдың көлемі мен қысымын өлшеу керек.

Жұмысты орындау барысы

1. . Резервуар –түтікті бірінің үстіне бірін текшелеп калориметрге төменінде болатын кранды жауып қоямыз. Үстінде қалатын кран ашық қалуы керек.Калориметрге температурасы 55-60^oС қыздырылған су құямыз, әзірге біздің үстіңгі кранымыз 5-10 мм тереңдікке батпайынша

2.Ашық краннан ауа көбік бөлініп шығуы тоқтағанға дейін күтеміз. Түтіктегі ауа температурасы мен судың температурасы теңеседі. Судың температурасын өлшеу Т₁. Газдың көлемі V₁  тең резервуар- түтік бойындағы көлемге тең V₁ = Ls, мұнда s – резервуар-түтіктің ауданы, L –резервуар - түтіктің ұзындығы (200 см).

3. Калориметрден резервуар-түтікшені айырамыз, суда түтіктің шетін ашық қалдырамыз, онда 2 см аспайтын минекс қалдырамыз. Поршенде ол көп рөл атқарады.

Газдың температурасы төмендей бастағанда поршень бойындағы минекс кейін жүріп, көлемнің кішірейіп жатқанын көрсетеді. Қалай газдың температурасы қоршаған ортаның температурасымен теңеседі Т₂, солай мениск тоқтайды.

4. Минекстің соңғы жағдайна дейін жүрген l ұзындығын өлшеу. Газдың жаңадан алған көлемі мынаған тең V₂ = (L – l)s.

5. Қатынасты табу T₁/L и T₂/(L – l).

Алынған мәндерді 3 кестеге толтыру

Кесте 3

6. Соңғы екі кестедегі мәндердің қаншалықты айырмашылығы бар екенін анықтаңдар.

7. Қорытынды жаса.