Cum să demonstrați legea lui Charles

Legea lui Charles afirmă că volumul unui gaz ideal se schimbă proporțional cu temperatura gazului, atâta timp cât presiunea și cantitatea de gaz prezent sunt menținute constante. Ecuația legii lui Charles poate fi exprimată sub forma V₁

conținut

Pași
Metoda 1demonstrați legea lui charles cu un balon umflat
Metoda 2demonstrați legea lui charles prin extinderea și contractarea unui glob
Metoda 3demonstrați legea lui charles matematic
Sfaturi
Avertismente
Lucruri de care ai nevoie
Demonstrați legea lui charles cu un balon umflat
Demonstrați legea lui charles prin extinderea și contractarea unui glob

/ T₁= V₂/ T₂. Cu alte cuvinte, dacă umpleți un balon cu aer, acesta se va micșora (volumul său va scădea) dacă îl răciți și se va extinde (ocupă mai mult volum) dacă îl încălziți. Acest lucru se datorează faptului că aerul din interiorul balonului, care este un gaz, ocupă un volum mai mic atunci când este rece și un volum mai mare atunci când este fierbinte.

pași

Metoda 1
Demonstrați legea lui Charles cu un balon umflat

Imaginea in titlul Charles Demonstrate`s Law Step 1

Adăugați apă caldă într-un pahar sau alt recipient similar. Trebuie să lași loc și pentru a pune un balon în recipient. În general, sunt suficiente 100 ml de apă într-o ceașcă de 1000 ml (1 L). Aveți grijă să nu stropiți apă caldă, pentru că vă puteți răni sau vă puteți răni altei persoane.

Imaginea in titlul Charles Demonstrate`s Law Step 2

Umpleți un balon cu aer. Suflați balonul cu gura sau utilizați o pompă de aer pentru ao umple. Nu umpleți balonul prea mult: trebuie să lăsați spațiul pentru ca gazul din interior să se extindă. Este mai bine să folosiți un balon de petrecere decât un balon de apă. Acest tip de balon are un risc mai mic de a exploda. Dacă doriți să puneți balonul în recipient, aveți grijă să nu îl umflați atât de mult încât să nu se potrivească după deschiderea containerului.

Imaginea in titlul Charles Demonstrate`s Law Step 3

Plasați o frânghie în jurul celei mai extinse părți a globului. În jurul balonului cu o frânghie, puteți obține o măsură exactă a cât de mare este balonul la început. Marcați sau tăiați coarda în cea mai largă parte a globului. Apoi scoateți-l din balon și măsurați-l cu un conducător. Această măsurare este circumferința originală a globului. Mai târziu, când se încălzește aerul, îl puteți compara cu mărimea balonului.

Imaginea in titlul Charles Demonstrate`s Law Step 4

Așezați balonul în recipient. Acest lucru vă va permite să încălziți apa pentru a transfera aerul fierbinte în balon. Dacă balonul nu se potrivește în recipient, o altă opțiune este plasarea acestuia pe partea superioară a recipientului. Transferul de căldură va fi mai puțin eficient, dar va produce același efect și pe glob.

Imaginea in titlul Charles Demonstrate`s Law Step 5

Observați cum crește balonul. Creșterea temperaturii va forța aerul să-și mărească dimensiunea și, prin urmare, balonul se va extinde. Se va arata ca balonul creste sau se infuzeaza mai mult in recipient. Utilizați un alt șir pentru a măsura circumferința balonului atunci când îl încălziți. Acum, puteți compara măsurarea cu măsurarea originală a balonului.

Nu lăsați balonul să se extindă prea mult, deoarece ar putea exploda.

Imaginea in titlul Charles Demonstrate`s Law Step 6

Introduceți balonul în congelator. Acum, că ați încălzit balonul și l-ați extins, veți vedea că atunci când acesta este îndepărtat de căldură, acesta se va deflama. Pentru a observa acest efect, trebuie să eliminați sursa de căldură balon (recipientul de apă clocotită) și aduceți-l la un mediu rece. Trebuie să lăsați balonul în congelator timp de cel puțin două ore înainte de al scoate.

Imaginea in titlul Charles Demonstrate`s Law Step 7

Observați dimensiunea balonului. Când scoateți balonul din congelator, măsurați imediat circumferința cu o altă bucată de șir. În acest fel, îl puteți compara cu primele două măsuri. Nu numai că va fi mai mică decât atunci când era în recipientul fierbinte, dar va fi mai mică decât atunci când l-ați umflat. Acest lucru se datorează faptului că ați luat de căldură cu gaz, care a fost în interiorul balonului, determinând gazul (și, prin urmare, de asemenea, balonul), pentru a reduce volumul.

Metoda 2
Demonstrați legea lui Charles prin extinderea și contractarea unui glob

Imaginea in titlul Charles Demonstrate`s Law Step 8

Așezați o cantitate mică de apă într-un balon Erlenmeyer. Nu este necesar să umpleți balonul. Cu cât adăugați mai puțină apă, cu atât mai repede va fi apa. Cu toate acestea, asigurați-vă că adăugați suficientă apă, astfel încât să nu fiarbă prea repede și să se fi evaporat. Aproape 75 ml vor fi suficiente.

Imaginea in titlul Charles Demonstrate`s Law Step 9

Plasați vasul pe o placă fierbinte sau pe un arzător. Aceasta va fi sursa de căldură cu care veți încălzi apa. Asigurați-vă că încălziți-l până la punctul de fierbere. Acest lucru va face ca aerul să se extindă în partea de sus a balonului și va genera de asemenea vaporii de apă cu care veți umple balonul.

Imaginea in titlul Charles Demonstrate`s Law Step 10

Așezați capătul deschis al unui balon peste gura balonului. Amintiți-vă că balonul se va încălzi. Este mai bine să utilizați mănuși pentru a evita arderea mâinilor în timp ce plasați balonul peste gura balonului. Asigurați-vă că coborâți balonul în jos de gâtul balonului suficient, astfel încât balonul să nu se desprindă cu ușurință.

Poate fi mai ușor și mai sigur să puneți balonul în balon înainte de încălzirea apei.

Imaginea in titlul Charles Demonstrate`s Law Step 11

Observați cum se extinde balonul. Dacă fixați balonul peste partea de sus a balonului, acesta va fi sigilat și veți permite aerului să se extindă numai în interiorul balonului. Această expansiune a aerului în interiorul balonului va determina extinderea balonului. Nu lăsați balonul să crească atât de mult încât să se sfârșească să explodeze!

Imaginea in titlul Charles Demonstrate`s Law Step 12

Acum, mutați balonul într-un recipient cu gheață. Luați un recipient și puneți apă și gheață în el. Aceasta este cea mai ușoară și cea mai rapidă cale de a răci conținutul balonului. Utilizați mănuși pentru a muta vasul de la sursa de căldură în recipientul de gheață.

Imaginea in titlul Charles Demonstrate`s Law Step 13

Observați efectul de aspirație care apare în balon. Răcirea rapidă a balonului și a balonului va reduce volumul gazului. Pe măsură ce volumul gazului scade, volumul balonului va scădea, de asemenea, și, prin urmare, se va micșora. Pe măsură ce gazul se răcește și se contractă în continuare, volumul gazului va fi redus atât de mult încât presiunea care există în afara balonului va face ca balonul să suge balonul în întregime.

Metoda 3
Demonstrați legea lui Charles matematic

Imaginea in titlul Charles Demonstrate`s Law Step 14

Luați în considerare proprietățile gazului ideal care intră în joc în acest proces. Jacques Charles a arătat (și la fel și Joseph Gay-Lussac mai târziu) că temperatura unui gaz este direct legată de volumul său când presiunea și masa gazului rămân constante. Aceasta înseamnă că, pentru un anumit gaz, volumul gazului împărțit la temperatura gazului are ca rezultat același număr pentru orice combinație de volum și temperatură.

Imaginea in titlul Charles Demonstrate`s Law Step 15

Asigurați-vă că utilizați unitățile corecte. Volumul trebuie măsurat în litri. Temperatura trebuie măsurată în Kelvin. Dacă valorile sunt exprimate în unități diferite, utilizați proprietățile de analiză dimensională pentru a le converti în unitățile corespunzătoare înainte de a continua. În caz contrar, calculele efectuate vor fi incorecte.

Imaginea in titlul Charles Demonstrate`s Law Step 16

Utilizați constanta k pentru a construi ecuația. Volumul inițial al gazului (V₁) împărțit la temperatura inițială a gazului (T₁) este egal cu o constantă, k. Dacă volumul sau temperatura acelui gaz se schimbă, ambele valori se vor schimba astfel încât volumul nou (V₂) împărțit la noua temperatură (V₂) va rămâne aceeași constantă k. ca V₁/ T₁= k și V₂/ T₂= k, atunci V₁/ T₁= V₂/ T₂.

Imaginea in titlul Charles Demonstrate`s Law Step 17

Rezolvați ecuația pentru a găsi variabila necunoscută. Când vă dau o problemă de rezolvat, vă vor oferi câteva dintre măsurători și vă vor cere să calculați variabila necunoscută a ecuației. Examinați problema pentru a vedea ce sunt valorile date și pentru a le înlocui în partea corespunzătoare a ecuației. Odată ce aveți toate valorile cunoscute în ecuația reordénala pur și simplu să părăsească singură variabilă necunoscută, și de a rezolva folosind operații aritmetice. În felul acesta, veți fi folosit legea lui Charles pentru a rezolva problema.

sfaturi

Încercați să încălziți un balon rece cu apă de la robinet și să vedeți dacă acesta se extinde.
Folosiți baloane în loc de baloane de apă. Baloanele de apă sunt proiectate să explodeze mai ușor.
În locul unui balon, puteți folosi o plută și o seringă pe partea superioară a balonului. Pe măsură ce aerul se extinde sau se contractă, pistonul seringii se va deplasa în sus sau în jos. Aceasta este o metodă bună de utilizat în laborator, deoarece permite măsurarea modificării volumului cu o precizie mai mare.
În loc să folosiți un șir pentru a măsura circumferința balonului, puteți utiliza o măsurătoare de bandă.
Rețineți că, dacă utilizați metoda "Demonstrați legea lui Charles prin extinderea și contractarea unui glob", va fi dificil să se măsoare circumferința globului. Această metodă servește doar ca o demonstrație vizuală.

avertismente

Aveți grijă să nu lăsați balonul să se extindă prea mult, altfel puteți arunca în aer.
Dacă aveți de gând să utilizați apă fiartă, trebuie să fiți foarte atent, pentru că vă puteți arde cu ușurință.