Лабораторный опыт № 5, страница 17 - гдз по химии 7 класс тетрадь для лабораторных и практических работ Габриелян, Аксенова

Увеличение объёма воздуха при нагревании. Лабораторные опыты - страница 17.

Условие.

Лабораторный опыт № 5. Увеличение объёма воздуха при нагревании

Цель: наблюдение увеличения объёма воздуха при нагревании.

Оборудование и реактивы: круглодонная колба, пробка с газоотводной трубкой, химический стакан, вода.

Задание: Нагреть круглодонную колбу с воздухом и наблюдать увеличение объёма воздуха при нагревании.

Инструкция

1. Круглодонную колбу плотно закройте пробкой с газоотводной трубкой.

2. Переверните колбу, опустив газоотводную трубку в стакан с водой.

3. Согрейте стенки колбы одной или двумя ладонями. Что наблюдаете?

4. Объясните увиденное явление. Что происходит?

5. Оформите отчёт в виде таблицы.

Что делалиЧто наблюдалиВыводы

Дополнительное задание

После нагревания объём воздуха увеличился вдвое. Как изменилась масса этого воздуха? Дайте объяснения своему предположению.

Решение.

Решение 2.

5. Оформите отчёт в виде таблицы.

Что делали	Что наблюдали	Выводы
1. Закрыли круглодонную колбу, наполненную воздухом, пробкой с газоотводной трубкой.	Видимых изменений не происходит.	Подготовка системы к эксперименту.
2. Перевернули колбу и опустили конец газоотводной трубки в стакан с водой.	Уровень воды в трубке может незначительно измениться, но в остальном видимых изменений нет.	Система готова к наблюдению за изменением объема воздуха.
3. Согрели стенки колбы ладонями.	Из конца газоотводной трубки, погруженной в воду, начинают выходить пузырьки газа (воздуха).	При нагревании воздух внутри колбы расширяется. Поскольку его объем увеличивается, часть воздуха вытесняется из колбы через трубку, что мы и наблюдаем в виде пузырьков. Это доказывает, что объем воздуха увеличивается при нагревании.

Ответ: При нагревании ладонями воздух в колбе расширяется, и его избыток выходит через газоотводную трубку в виде пузырьков, что доказывает увеличение объема воздуха при повышении температуры.

Дополнительное задание

Дано:

Объем воздуха увеличился вдвое. Обозначим начальный объем как $V_1$, а конечный как $V_2$. Тогда:

$V_2 = 2 \cdot V_1$

Начальная масса воздуха: $m_1$

Найти:

Конечную массу воздуха $m_2$.

Решение:

Масса тела является мерой количества вещества в нем. Она зависит от числа и массы составляющих его молекул. При нагревании воздуха его молекулы начинают двигаться с большей скоростью, и среднее расстояние между ними увеличивается. Это приводит к увеличению занимаемого воздухом объема (тепловому расширению).

Однако само количество молекул в рассматриваемом образце воздуха при нагревании не изменяется. Поскольку масса каждой молекулы также остается постоянной, общая масса всего воздуха не меняется.

Таким образом, несмотря на то, что объем воздуха увеличился вдвое, его масса осталась прежней. В то же время плотность воздуха ($\rho$), которая определяется как отношение массы к объему ($\rho = m/V$), уменьшилась вдвое, так как знаменатель в этой формуле удвоился, а числитель остался неизменным.

$m_1 = m_2 = m$

$\rho_2 = \frac{m_2}{V_2} = \frac{m}{2V_1} = \frac{1}{2} \rho_1$

Важно отметить, что это утверждение справедливо, если мы рассматриваем замкнутую систему, где воздух не может покинуть контейнер (например, если бы он находился в эластичном шаре). В описанном выше лабораторном опыте система открытая, и при расширении часть воздуха покидает колбу, поэтому масса воздуха именно внутри колбы уменьшается.

Ответ: Масса этого воздуха не изменилась, так как масса является мерой количества вещества и не зависит от температуры или объема.