II. CÁC THÍ NGHIỆM NHIỆT HỌC
2. Khảo sát q trình đẳng tích của chất khí Nghiệm định luật Sác-lơ
2.1. Mục đích thí nghiệm
Khảo sát sự thay đổi áp suất của một khối khí theo nhiệt độ trong q trình đẳng tích. Dựa vào kết quả thí nghiệm, phát biểu định luật Sác-lơ.
2.2. Cơ sở lí thuyết
Theo định luật Sác-lơ. “Trong q trình đẳng tích của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối”. Tức là:
p T p T
hằng số
Trong thí nghiệm này, ta sử dụng một xi-lanh có pit-tơng được nối thơng với một áp kế kim loại để khảo sát sự thay đổi áp suất p của lượng khí chứa trong xi-lanh theo nhiệt độ sao cho thể tích V khơng thay đổi (đẳng tích).
Sau đó dựa vào kết quả đo p và T để tính giá trị của thương p
T . Nếu tích thương p
T của các lần đo khơng đổi trong phạm vi sai số, thì ta có thể rút ra kết luận về định luật Sác-lơ.
2.3. Dụng cụ thí nghiệm (hình 11)
1. Áp kế, giới hạn đo ( 0,5 2,0 )x10 Pa , 5 có thanh trượt gắn với pit-tơng và vít hãm ở phía sau.
2. Pit-tơng dùng hút và nén khí trong xilanh (mức dầu nhờn trong xi-lanh phải cao hơn 5mm so với các lỗ nhỏ nằm ở phần thân pit-tơng).
3. Giá đỡ xi-lanh, có thước đo thể tích của lượng khí chứa trong xi-lanh.
4. Xilanh bằng thủy tinh, dùng chứa lượng khí cần khảo sát.
5. Núm cao su, dùng bịt kín đầu xi-lanh. 6. Đế ba chân có vít chỉnh cân bằng.
7. Trụ thép inoc, đường kính Φ10mm. 8. Vít hãm, dùng giữ cố định giá đỡ xi-lanh. 9. Nhiệt kế 0 100 C 0 .
10. Bình đun nước.
2.4. Tiến hành thí nghiệm
1. Đặt nhiệt kế 0
0 100 C sao cho bầu của nó nằm ngang với phần gần đầu dưới của xi-lanh, giam khối khơng thí có thể tích V = 2 đơn vị trong xi-lanh. Vặn nhẹ vít hãm ở sau giá đỡ áp kế để giữ cố định pit-tơng tại vị trí này. Dùng núm cao su nút chặt đầu dưới của xi-lanh để đảm bảo điều kiện đẳng tích của khối khơng khí. Ghi nhiệt độ của khối khơng khí ở trạng thái ban đầu (lấy bằng nhiệt độ phòng) và áp suất ban đầu của nó p0 1.10 Pa5 .
2. Nới lỏng vít hãm của giá đỡ thiết bị này và dịch chuyển dọc theo trục inoc Φ10 của đế ba chân để nhúng xi-lanh vào trong bình đun nước sao cho mức nước cao hơn vạch số “4” của thang đo thể tích trên giá đỡ.
3. Khi đun nước nhiệt độ t của nước trong bình tăng, áp suất p của khối khí trong xi-lanh tăng theo. Chờ nhiệt độ của nước tăng lên khoảng 0
15 20 C , thì
ngắt điện của bình đun nước, sau khoảng 2 3 phút, nhiệt độ trong bình đạt cân 1 2 3 4 5 7 8 6 9 10 20 Hình 11
bằng. Ghi giá trị của áp suất p và nhiệt độ t tương ứng của khối khơng khí giam trong xi-lanh vào bảng 1.
4. Cấp điện tiếp cho bình đun nước. Thực hiện lại động tác trên thêm hai lần nữa mỗi lần để nhiệt độ của nước tăng thêm 15 20 C 0 . Ghi giá trị của p và t tương ứng vào bảng 1.
Chú ý: Tính nhiệt độ theo thang nhiệt độ Ken-vin (K). 2.5. Kết quả thí nghiệm Bảng 1 V T(K)273 t p(x10 Pa) 5 p T 2 300 1,00 333,3 332 1,10 331,3 359 1,20 334,2 375 1,25 333,3
- Tính và ghi kết quả vào các ơ cịn bỏ trống trong bảng 1. - So sánh giá trị của tỉ số p
T trong mỗi lần đo (có thể láy trạng thái ban đầu
ứng với nhiệt độ phòng và áp suất khí quyển 5
0
p 1.10 Pa làm chuẩn để so sánh). Trong phạm vi sai số của các phép đo, giá trị của tỉ số này thay đổi hay không đổi.
- Dựa vào các kết quả thí nghiệm, phát biểu định luật Sác-lơ.