ĐỊNH LUẬT BÔI-LƠ – MA-RI-ỐT


SGK Vật lý 10 NC – Bài 45 – Trang 223

SGK Vật lý 10 CB – Bài 29 – Trang 156

1. Mục tiêu

Biết cách thiết lập để đo áp suất gây ra bởi khí trong thí nghiệm

Khảo sát mối liên hệ giữa áp suất và thể tích và xác nhận định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt

2. Chuẩn bị lý thuyết

Trạng thái của một lượng khí được xác định bằng thể tích V, áp suất p và nhiệt độ tuyệt đối T. Quá trình đẳng nhiệt là quá trình biến đổi trạng thái trong đó nhiệt độ được giữ không đổi. Trong quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích: p\tilde{\ }\frac{1}{V}  hay  pV=const

Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của áp suất theo thể tích khi nhiệt độ không đổi gọi là đường đẳng nhiệt.

v17 ro bot boi lov17 0 đường đẳng nhiệt

3. Thí nghiệm với thiết bị Addestation

Dụng cụ

1 aMixer MGA, 1 cảm biến áp suất khí, 1 xi lanh

4. Tiến hành

I. Chuẩn bị và thiết lập thí nghiệm

Bước 1: Mở MGA, kết nối cảm biến áp suất khí vào CH 1 của MGA. Bảo đảm rằng “Áp suất khí (0-250kPa)” được chọn, rồi nhấn “Chạy”.

v17 1 lựa chọn thang đo

Bước 2: Nhấn vào biểu tượng bt9 để chuyển sang chế độ xem dạng đồng hồ kim. Nhấn vào kênh 1 (vùng được khoanh tròn) để mở rộng đồng hồ hiển thị toàn màn hình.

v17 2 dạng đồng hồ kimv17 3mở rộng màn hình

Bước 3: Điều chỉnh vị trí của pit-tông sao cho vòng đen tại đầu của nó đến vị trí đánh dấu “20 ml” trên xilanh.

v17 3 vị trí của pit tong

Bước 4: Gắn đầu của xilanh vào cảm biến áp suất khí, vặn xilanh theo chiều kim đồng hồ nhẹ nhàng đến khi nó gắn chặt vào cảm biến. Bảo đảm rằng vị trícủa pit-tông vẫn ở điểm “20 ml”.

v17 4 gắn xilanh vào cảm biến áp suất

II. Thu thập dữ liệu

Bước 5: Nhấn vào nút bt0 trên MGA để bắt đầu thu thập dữ liệu.  Ghi lại giá trị áp suất thu được vào Bảng 1.

Bước 6: Đẩy pit-tông chừng nào vòng đen đến vị trí đánh dấu “18 ml”.

Bước 7: Khi giá trị áp suất hiển thị trên màn hình MGA ổn định, ghi lại vào Bảng 1.

Bước 8: Lặp lại bước 6 và 7 với vòng đen đầu pit-tông đến các vị trí đánh dấu “16 ml”, “14 ml” và “12 ml”. Ghi lại giá trị áp suất thu được vào Bảng 1.Nhấn vào nút bt00 để dừng thu thập dữ liệu.

Bảng 1

Thể tích (ml)

Áp suất (kPa)

1/thể tích (ml-1)

20

18

16

14

12

III. Phân tích kết quả

Ta sẽ vẽ lại đồ thị của kết quả thu được trong Bảng 1.

Bước 9: Nhấn vào biểu tượng bt16 trong mục “Trình đơn công cụ”, chọn “Đầu vào dữ liệu riêng”, nhấn “Chạy”

v2311 đầu vào dữ liệu riêng

Bước 10: Nhấn vào biểu tượng btch (khoanh hình chữ nhật). Nhập tên và đơn vị vào 2 cột lần lượt là “Apsuat” đơn vị “kPa”, “1/Thetich” đơn vị “1/ml”

v2310 nhấn CH để chọn tênv17 10 nhập tên và đơn vị

Bước 19: Nhấn vào nút bt0  bắt đầu nhập các giá trị thu được từ Bảng 1 và 2 các cột giá trị. Sau khi nhập xong nhấn vào biểu tượng bt10 rồi nhấn vào biểu tượng bt17 để thu được dạng đồ thị của F theo a.

v17 11 nhập vào dữ liệu v17 12 đồ thị thu được

Bước 20: Nhấn vào biểu tượng bt20 rồi chọn “Hồi qui tuyến tính”ta sẽ thu được một đường thẳng có dạng y = ax + b phù hợp nhất với những điểm đã có trên đồ thị. Giá trị độ dốc hay gradient a của đường thẳng thu được chính là giá trị hằng số trong công thức pV = const. R2 biểu thị độ phù hợp, nếu R2 = 1 thì đường thẳng thu được phù hợp hoàn toàn với những điểm đã có.

v17 13 hồi qui tuyến tính

5. Kết luận

Dụng cụ để thực hiện thí nghiệm vừa rồi rất gọn nhẹ, dễ lắp đặt và sử dụng.

Các câu hỏi thảo luận:

1. Quá trình thực hiện thí nghiệm trên có phải là quá trình đẳng nhiệt không? Tại sao?

2. Từ kết quả thí nghiệm thu được trong Bảng 1, kết luận về mức độ phù hợp của thí nghiệm so với thực nghiệm. Nếu có sai số, giải thích nguyên nhân?