Вимірювання атмосферного тиску

Лабораторна робота №

	

	ВИМІРЮВАННЯ АТМОСФЕРНОГО ТИСКУ

	

	Мета роботи:– використовуючи ізотермічний процес розширення чи стиснення повітря визначити атмосферний тиск.

	Прилади і матеріали: дві скляні трубки, довжиною біля 50см кожна, з’єднані гумовою трубкою, гумовий корок з діаметром, рівним діаметру трубки, штативи, рулетка, вода, барометр.

	

	Теоретичні відомості

	

	Ізотермічним процесом називають процес в газі, при якому не змінюється температура. Якщо при цьому не змінюється також і маса газу, то процес описується законом Бойля – Маріотта:

	Для даної маси газу при сталій температурі добуток тиску на об’єм є величина стала:

	.	(1)

	В даній роботі ізотермічний процес здійснюється з повітрям, що міститься в скляній трубці між поверхнею води і гумовим корком (див. мал. 1). Скляні трубки, з’єднані гумовою, заповнюються водою і закріплюються на штативах так, як показано на рис. 1а. Трубка зліва закривається корком; вимірюється довжина стовпа повітря l1. Тиск цього повітря дорівнює атмосферному p1=pa. Потім штатив з правою трубкою опускається якомога нижче, і вимірюється довжина повітряного стовпа в лівій трубці l2 (див. рис. 1б). Розширення повітря можна вважати ізотермічним; тиск повітря в трубці зменшується на величину гідростатичного тиску p=ρgh, тобто стає рівним: p2=pa-p=pa-ρgh.

	Об’єм повітря в трубці дорівнює добутку площі поперечного перерізу трубки S на довжину стовпа l:  V1 = S·l1,  V2 = S·l2.

	Вирази для p1, p2, V1, V2 підставимо в (1):

	pa·S·l1=(pa-ρgh)·S·l2	(2)

	Поділимо ліву і праву частину (2) на S, розкриємо дужки і розв’яжемо одержане рівняння відносно pa:

	pal1=pal2-ρghl2;   pa(l2-l1)=ρghl2;

		(3)

	

	Одержаний вираз (3) і є розрахунковою формулою в даній роботі.

	

	Хід роботи

	

1. Переміщуючи трубки в штативах, встановіть їх так, як показано на рис.1а. Довжина повітряного стовпа l1 повинна бути рівна 30  40 см. Закрийте ліву трубку корком і виміряйте довжину l1.

2. Опустіть праву трубку приблизно на 1 м. (Для цього можна опустити штатив з трубкою на підлогу). Виміряйте l2 і h. Для підвищення точності вимірювань h трубки слід розташувати одну під другою, на одній вертикалі.

3. За формулою (3) розрахуйте атмосферний тиск. Густина води ρ = 1000, прискорення вільного падіння g = 9,8. Порівняйте одержане значення pa з показами барометра pб. Зробіть висновок.

4. Результати вимірювань і обчислень зручно подати у вигляді таблиці 1:

	
Таблиця 1

	

	№ п/п

	l1, м

	l2, м

	h, м

	pa, Па

	рб, Па

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	



5. Дослід повторіть з іншим значенням l1.

	

	Додаткове завдання

	

	Виконайте дослід, в якому повітря не розширюється, а стискається ізотермічно. Як при цьому зміниться формула (3)?

	

	Контрольні запитання



1. Сформулюйте закони ідеальних газів: закон Бойля-Маріотта, закон Гей-Люссака, закон Шарля.

2. Накресліть графіки ізопроцесів в координатних осях (PV, PT, VT).

3. Чи можливий дослід Торрічеллі з використанням води замість ртуті?

	4. Як можна підвищити точність вимірювання атмосферного тиску?

1