Задание №3, страница 58 - гдз по физике 7 класс тетрадь для лабораторных работ Филонович, Петрова

ЗАДАНИЕ № 3

НАБЛЮДЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ОБЪЁМА ГАЗА ОТ ДАВЛЕНИЯ ПРИ ПОСТОЯННОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

1. Возьмите медицинский шприц объёмом 20 мл.

2. Установите поршень шприца на отметке 20 мл. $V_1 = 20$ мл.

3. Закройте пальцем одной руки отверстие для иглы.

4. Другой рукой постепенно вдвигайте поршень внутрь цилиндра.

5. Как только поршень под давлением вашей руки перестанет перемещаться, снимите показания $V_2 =\text{\_\_\_\_}.$

6. Найдите разницу объёма $V = V_1 - V_2 =\text{\_\_\_\_}.$

7. Объясните результаты опыта. _________.

Дано:

Начальный объём газа в шприце $V_1 = 20$ мл.

Перевод в СИ: $V_1 = 20 \text{ мл} = 20 \text{ см}^3 = 20 \cdot 10^{-6} \text{ м}^3 = 2 \cdot 10^{-5} \text{ м}^3$.

Найти:

$V_2$ - конечный объём газа,

$\text{V}$ - разница объёмов,

Объяснение результатов опыта.

Решение:

Поскольку задание является описанием эксперимента, для получения значения $V_2$ необходимо его провести. Для теоретического решения примем реалистичное значение, которое могло бы быть получено на практике. Допустим, удалось сжать газ до объёма 10 мл.

5. Как только поршень под давлением вашей руки перестанет перемещаться, снимите показания V₂ = 10 мл.

Ответ: $V_2 = 10$ мл.

6. Найдите разницу объёма V = V₁ – V₂ = 10 мл.

Разница объёма вычисляется как разность между начальным и конечным объёмами:

$V = V_1 - V_2 = 20 \text{ мл} - 10 \text{ мл} = 10 \text{ мл}$.

Ответ: $V = 10$ мл.

7. Объясните результаты опыта.

Данный опыт демонстрирует закон Бойля–Мариотта. Этот закон гласит, что для постоянной массы газа при неизменной температуре произведение его давления $\text{p}$ и объёма $\text{V}$ является постоянной величиной:

$p \cdot V = \text{const}$

В начале опыта газ в шприце находится при объёме $V_1$ и давлении $p_1$ (атмосферном). Когда мы зажимаем отверстие и двигаем поршень, мы увеличиваем внешнее давление на газ. Вследствие этого объём газа уменьшается до $V_2$. Уменьшение объёма приводит к увеличению концентрации молекул газа. Они начинают чаще сталкиваться со стенками шприца и поршнем, что вызывает рост давления газа до $p_2$. Поршень останавливается, когда сила давления газа изнутри уравновешивает силу, приложенную рукой снаружи (с учётом атмосферного давления). Таким образом, опыт показывает обратную зависимость между объёмом газа и его давлением при постоянной температуре, что полностью соответствует закону Бойля–Мариотта.

Ответ: Результаты опыта объясняются законом Бойля–Мариотта: при постоянной температуре объём газа обратно пропорционален его давлению. Увеличивая давление на газ, мы вызываем уменьшение его объёма.