Экспериментальная проверка закона Гей-Люссака. Цель работы: экспериментально проверить справедливость соотношения . 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 (); стакан с водой комнатной температуры; пластилин. Для проверки при постоянном давлении измеряют объём и температуру воздуха в двух состояниях. Сначала трубку открытым концом вверх помещают на 3—5 мин в горячую воду; длина воздушного столба соответствует температуре горячей воды . Затем открытый конец замазывают пластилином, трубку переносят в воду комнатной температуры, после охлаждения снимают пластилин и изменяют глубину погружения до выравнивания уровней воды в трубке и стакане. Длина столба соответствует температуре . При постоянном сечении . 1. Подготовьте бланк отчёта с таблицей 10 для результатов измерений и вычислений. 2. Подготовьте стакан с водой комнатной температуры и сосуд с горячей водой. 3. Измерьте длину стеклянной трубки и температуру воды в цилиндрическом сосуде. 4. Приведите воздух в трубке во второе состояние, измерьте длину воздушного столба и температуру окружающего воздуха . 5. Вычислите отношения и , относительные и абсолютные погрешности по формулам , , , . 6. Сравните отношения и . 7. Сделайте вывод о справедливости закона Гей-Люссака.
Дано:
СИ:
Решение:
Пример измерений: трубку выдерживают в горячей воде, записывают длину воздушного столба и температуру. После охлаждения выравнивают уровни воды внутри и снаружи трубки: тогда давление воздуха в ней снова равно атмосферному. Только при этом условии можно применять закон Гей-Люссака. Для перевода температуры в кельвины прибавляем
Так как сечение трубки постоянно, по формуле объёма цилиндра
По закону Гей-Люссака при постоянном давлении ожидаем
Складываем инструментальную и отсчётную погрешности каждого измерения:
По формулам работы
Абсолютная погрешность отношения длин
Для температур
Разность результатов
Пример:
