Lắp đặt và tiến hành thí nghiệm

BÀI 1. KHẢO SÁT CÁC ĐỊNH LUẬT CHẤT KHÍ. ĐO HẰNG SỐ KHÍ

4. Lắp đặt và tiến hành thí nghiệm

4.1. Lắp đặt thí nghiệm

- Lắp máy điều nhiệt Lauda Alpha lên trên bể chứa nước, vặn kẹp chặt máy lên thành bể.

- Nối ống dẫn nước cao su, một đầu gắn vào máy điều nhiệt Lauda Alpha, đầu còn lại thả vào bể chứa nước. Thiết lập giá đỡ kim loại kẹp trên thành bể sao cho ống cao su không bị rớt xuống đất.

- Đổ nước vào trong bể chứa sao cho mực nước dâng lên ngập lò xo xoắn của máy điều nhiệt.

Hình 1.8. Bố trí thí nghiệm khảo sát các định luật chất khí - Dùng một nút cao su bịt chặt đầu ống bên trái nhƣ hình.

Hình 1.9: Mô tả cách bịt chặt đầu ống bên trái bằng nút cao su

Chú ý: Khi không thí nghiệm có thể tháo nút ra, nhƣng khi thí nghiệm thì phải bắt buộc dùng nút cao su bịt chặt đầu ống lại, tránh hiện tượng nước bị tràn ra).

4.2. Tiến hành thí nghiệm

4.2.1. Khảo sát sự phụ thuộc của áp suất vào thể tích của một lƣợng khí ở một nhiệt độ không đổi

- Sử dụng máy đo thời tiết “Electronic Weather Station 433MHz” để đo áp suất khí quyển tại lúc thí nghiệm.

- Bật công tắc hoạt động của máy điều nhiệt Lauda Alpha và chờ cho đến khi nhiệt độ của bể chứa nước ổn định. Chọn một nhiệt độ T0 nào đó trên máy đo điều nhiệt rồi ghi kết quả vào bảng số liệu.

- Ống thủy ngân bên phải có thể đƣợc nâng lên hoặc hạ xuống (cầm miếng sắt bên phải ống để kéo lên kéo xuống)

Hình 1.10: Mô tả ống chứa thủy ngân bên phải có thể đƣợc nâng lên, hạ xuống - Ban đầu, điều chỉnh ống thủy ngân bên phải sao cho mực thủy ngân ở hai ống trái phải là nhƣ nhau. Sau đó đo chiều cao của cột không khí trong ống bên trái rồi ghi vào bảng số liệu. Chiều cao của cột không khí này không tính phần đỉnh ống màu nâu. Thể tích của phần ống màu nâu này được người ta ước chừng là VR = 1,01 m .

- Tiếp tục nâng ống thủy ngân bên phải lên sao cho mực thủy ngân ở hai ống trái phải chênh lệch nhau một độ cao h. Giữ ống và chờ nhiệt độ của bể chứa nước ổn định và bằng T0. Sau đó ta mới chiều cao của cột không khí trong ống bên trái.

- Hai đại lƣợng áp suất p và thể tích V của lƣợng khí mà chúng ta xét đƣợc xác định bằng công thức

2

R R

V V V d . V

2

        (1.11)

11, 4mm 2

. 1,01 2

 

    m

p = pa  p (1.12)

= pa  h.0,1333 kPa.mm-1.

- Cứ tiếp tục như vậy, với khoảng tầm 10 – 15 lần đo, tương ứng với 10 – 15 cặp và h. Từ đó suy ra áp suất p và thể tích V của khí. Ghi vào bảng số liệu.

- Độ cao chênh lệch hcủa hai mực thủy ngân và chiều cao của cột không khí được đọc trên các vạch chia của thước đo milimet bên cạnh.

4.2.2. Khảo sát sự phụ thuộc của thể tích vào nhiệt độ của một lƣợng khí ở một áp suất nhất định không đổi

- Sử dụng máy đo thời tiết “Electronic Weather Station 433Mhz” để đo áp suất khí quyển tại lúc thí nghiệm.

- Bật công tắc hoạt động của máy điều nhiệt Lauda Alpha và chờ cho đến khi nhiệt độ của bể chứa nước ổn định. Chọn một nhiệt độ ban đầu T0 trên máy đo điều nhiệt này, thường thì người ta chọn nhiệt độ ban đầu là nhiệt độ phòng, xấp xỉ 300K.

- Ở nhiệt độ ban đầu T1300 K, thể tích tương ứng với áp suất p = pa được xác định bằng cách nâng hoặc hạ mức thủy ngân trong ống bên phải cho đến khi thủy ngân ở trong hai ống trái phải có cùng một độ cao. Đánh dấu mức thủy ngân này ở ống bên trái.

- Sau đó, đo chiều cao của cột không khí ống bên trái tương tự như thí nghiệm khảo sát ở trên để tính ra thể tích V tương ứng của không khí trong ống bằng công thức (1.11) rồi ghi vào bảng số liệu.

- Tiếp theo, nâng nhiệt độ mỗi lần đo lên 5K, tức 50C bằng cách chỉnh các nút trên máy điều nhiệt Lauda Alpha.

- Trong mỗi lần nâng nhiệt độ thì ta chờ nhiệt độ của máy điều nhiệt ổn định rồi sau đó nâng hoặc hạ mức thủy ngân trong ống bên phải cho đến khi thủy ngân ở trong hai ống trái phải có cùng một độ cao, rồi đo chiều cao của cột không khí ống bên trái. Sử dụng công thức (1.11) để tính ra thể tích khí V tương ứng cho mỗi nhiệt độ. Ghi kết quả vào bảng số liệu.

4.2.3. Khảo sát sự phụ thuộc của áp suất vào nhiệt độ của một lƣợng khí với một thể tích nhất định không đổi

- Ở thí nghiệm khảo sát này, ta làm tương tự như thí nghiệm khảo sát 4.2.2 ở trên.

- Sử dụng máy đo thời tiết “Electronic Weather Station 433Mhz” để đo áp suất khí quyển tại lúc thí nghiệm.

- Bật công tắc hoạt động của máy điều nhiệt Lauda Alpha và chờ cho đến khi nhiệt độ của bể chứa nước ổn định. Chọn một nhiệt độ ban đầu T0 trên máy đo điều nhiệt này, thường thì người ta chọn nhiệt độ ban đầu là nhiệt độ phòng, xấp xỉ 300K.

- Ở nhiệt độ ban đầu T1300 K, thể tích tương ứng với áp suất p = pa được xác định bằng cách nâng hoặc hạ mức thủy ngân trong ống bên phải cho đến khi thủy ngân ở trong hai ống trái phải có cùng một độ cao. Đánh dấu mức thủy ngân này ở ống bên trái bằng bút dạ hoặc bất cứ thứ gì có thể nhận biết đƣợc.

- Ở nhiệt độ ban đầu T1 này ta tính đƣợc độ chênh lệch mức thủy ngân của hai ống là h = 0. Rồi sử dụng công thức (1.12) để tìm áp suất p của khí tương ứng.

- Tiếp theo, nâng nhiệt độ mỗi lần đo lên 5K, tức 50C bằng cách chỉnh các nút trên máy điều nhiệt Lauda Alpha.

- Ở mỗi lần nâng nhiệt độ, ta phải chờ nhiệt độ của máy điều nhiệt ổn định rồi mới tiếp tục thực hiện thí nghiệm. Sau đó ta nâng lên hay hạ xuống ống thủy ngân bên phải để cho mực thủy ngân bên trái trùng với vạch đánh dấu bằng bút dạ ở trên.

Lúc này thể tích khí không đổi trong mỗi lần đo. Sau đó ta đo độ chênh lệch mức thủy ngân ở hai ống h rồi dùng công thức (1.12) để tìm ra áp suất p tương ứng cho mỗi nhiệt độ. Ghi kết quả vào bảng số liệu.

Chú ý: Đối với thí nghiệm 4.2.2 và 4.2.3 thì các bước tiến hành tương tự nhau. Vì vậy, khi thực hiện hai thí nghiệm này, ta nên tiến hành đo song song áp suất p và thể tích V của khí tương ứng với mỗi nhiệt độ.

5. Kết quả thí nghiệm