Wstęp
Celem doświadczenia jest sprawdzenie prawa Boyle’a. Badać będę związek między ciśnieniem a objętością próbki powietrza w stałej temperaturze.
Przemiana izotermiczna.
W przemianie tej temperatura gazu jest wielkością stałą, więc iloczyn ciśnienia danej masy gazu i jego objętości także jest stały.
T=const. ⇒ pV=const.
Związek ten nosi nazwę prawa Boyle’a i Mariotte’a. Wynika z niego, że dla gazu doskonałego w stałej temperaturze ciśnienie gazu jest odwrotnie proporcjonalne do jego objętości. Wykres przemiany izotermicznej to izoterma.
Wykonanie ćwiczenia:
Do wykonania doświadczenia C07 potrzebne są:
-Interfejs Science Workshop 300,
-czujnik ciśnienia,
-strzykawka o objętości 20 ml.
Przed przystąpieniem do pomiaru należy uruchomić program komputerowy Science Workshop i podłączyć strzykawkę do czujnika ciśnienia. Początkową objętość powietrza w strzykawce ustawiam na 20 ml. Następnie zmniejszam ją kolejno o 2 ml, aż do objętości 10 ml.
Wyniki
Wynik doświadczenia przedstawia tabela i wykresy.
| V [ml ] | 1/V [ml-1 ] | p [kPa ] | p [kPa ⋅ ml ] |
|---|---|---|---|
| 20 | 0,050 | 28,809 | 576,180 |
| 18 | 0,056 | 32,716 | 588,888 |
| 16 | 0,062 | 36,622 | 585,952 |
| 14 | 0,071 | 41,993 | 587,902 |
| 12 | 0,083 | 48,830 | 585,960 |
| 10 | 0,100 | 58,107 | 581,070 |
Analizując tabelę i wykres zauważyć można, że iloczyn ciśnienia i objętości jest stały w stałej temperaturze. Świadczy to o słuszności prawa Boyle’a i Mariotte’a.
Podsumowanie i wnioski:
Wyniki przeprowadzonych pomiarów potwierdziły, że spadkowi objętości zamkniętej komory (w naszym przypadku strzykawki) towarzyszy równoczesny proporcjonalny wzrost ciśnienia wyrażonego w kPa.
Ze względu na warunki prowadzenia pomiaru w laboratorium, przede wszystkim zaś nieznacznie różnicowanie się temperatury w trakcie doświadczenia, uzyskana zależność objętości i ciśnienia jest jedynie w przybliżeniu odwrotnie proporcjonalnie, tym nie mniej potwierdza ogólne założenia prawa Boyle’a i Mariotte’a. Potwierdzeniem jedynie przybliżonej odwrotności badanych wielkości (objętości i ciśnienia) jest ich iloczyn.