1. 132 - Νόμοι των αερίων
Γουρζής Στάθης – Φυσικός ΥΣΕΦΕ 2012 - 2013
Εργαστήρια Φυσικών Επιστημών Νυδριού Λευκάδος

2. Από το σχολικό βιβλίο Φυσικής
( Β ΄ Λυκείου - Κατεύθυνσης )

7. Στο σημερινό πείραμα,
θα προσπαθήσουμε να επαληθεύσουμε
τους τρεις νόμους των αερίων χρησιμοποιώντας …

8. … τον μαγνητικό αναδευτήρα του εργαστηρίου, ένα μεγάλο ποτήρι ζέσης
και ένα άδειο πλαστικό μπουκάλι του νερού …

9. … μια βάση στήριξης, μια μεταλλική ράβδο, ένα σφιγκτήρα, μια λαβίδα και ένα σύνδεσμο …

10. … το Multilog, με τους δύο αισθητήρες της θερμοκρασίας,
ένα καλώδιο σύνδεσης αισθητήρων και τον αισθητήρα της πίεσης …

11. … και τον προβολέα του …
… τον Η/Υ
του εργαστηρίου …

12. … μαζί με λίγη πλαστελίνη, και ένα ψαλιδάκι,
για να μετατρέψουμε το πώμα του μπουκαλιού, όπως φαίνεται παρακάτω …

13. Συνδέουμε τον πρώτο αισθητήρα της θερμοκρασίας,
ενώ το Multilog είναι κλειστό …

14. … και κατόπιν τον δεύτερο αισθητήρα της θερμοκρασίας,
πάλι χωρίς να ξεκινήσουμε το Multilog …

15. Συνδέουμε τον αισθητήρα της πίεσης,
με το καλώδιο σύνδεσης αισθητήρων,
από την μία του άκρη …

16. … και με το Multilog ,
( πάντα κλειστό ),
με την άλλη του άκρη …

17. Ανοίγουμε τώρα το MultiLog …

18. … και πατώντας συνεχώς το « Sensors »,
Πατάμε το « Port » … διορθώνουμε σε « Temperature » …

19. Διορθώνουμε, με το « Range »,
το φάσμα τιμών
λειτουργίας του 1ου αισθητήρα ... στο « - 25 - 110 οC » …
από « - 25 - 125 οC »…

20. Πατάμε πάλι το « Port », … και πατώντας συνεχώς το « Sensors »,
μέχρι να φτάσουμε στο « Input – 2 » … διορθώνουμε πάλι σε « Temperature » …

21. Διορθώνουμε, πάλι, με το « Range »,
το φάσμα τιμών
λειτουργίας του 2ου αισθητήρα ... στο « - 25 - 110 οC » …
από « - 25 - 125 οC »…

22. Πατάμε πάλι το « Port », … και πατώντας συνεχώς το « Sensors »,
μέχρι να φτάσουμε στο « Input – 3 » … διορθώνουμε σε « Pressure » …

23. Για να ορίσουμε … ενώ για να επιλέξουμε
τον ρυθμό της δειγματοληψίας, σύνολο μετρήσεων,
πατάμε το « Rate », πατάμε το « Samples »,
και επιλέγουμε « 10 / sec » … και επιλέγουμε « 15000 » …

24. Ξεκινάμε το πρόγραμμα DB – Lab 3.2 …

25. … και από το μενού «Καταγραφέας»,
επιλέγουμε «Πίνακας Ελέγχου» …
… και κάνουμε επαλήθευση των αισθητήρων και της
δειγματοληψίας που έχουμε επιλέξει …

26. Τοποθετούμε τον αισθητήρα της πίεσης,
στο καπάκι του μπουκαλιού …

27. … και κατόπιν, τον ένα αισθητήρα της θερμοκρασίας …

28. Βιδώνουμε καλά το καπάκι στο μπουκάλι, μαζί με τους δύο αισθητήρες …

29. … και σφραγίζουμε καλά με την πλαστελίνη,
ώστε να μην έχουμε διαφυγή του αέρα από το εσωτερικό του μπουκαλιού …

30. … για περισσότερη μόνωση του αέρα, χρησιμοποιούμε και ένα κομμάτι μονωτικής ταινίας …

31. … το οποίο εφαρμόζουμε πολύ καλά, γύρω από το καπάκι του μπουκαλιού …

32. Συναρμολογούμε την βάση στήριξης με την λαβίδα …

33. … και βάζουμε το ποτήρι ζέσης με το νερό και τον μαγνήτη ανάδευσης,
πάνω στον αναδευτήρα του εργαστηρίου …

34. Τοποθετούμε την βάση στήριξης με την λαβίδα σε τέτοια θέση,
ώστε να μπορούμε να τοποθετήσουμε το μπουκάλι μέσα στο δοχείο με το νερό,
χωρίς να ακουμπά σε αυτό …

35. Στερεώνουμε καλά, με το σφιγκτήρα ,
την βάση στήριξης στο τραπέζι …

36. … και βάζουμε μέσα στο δοχείο τον 1ο αισθητήρα της θερμοκρασίας …

37. Πιάνουμε το μπουκάλι με τη λαβίδα …

38. … και στερεώνουμε τους αισθητήρες του πώματος πάνω στο σύνδεσμο …

39. Αυτή είναι η τελική πειραματική μας διάταξη …

40. … και εδώ υπό γωνία …

41. Ξεκινάμε την ανάδευση, στις 700 στροφές …

42. … και κεντράρουμε το ποτήρι ζέσης,
για να μην ξεφύγει ο μαγνήτης από την περιστροφή …

43. Ξεκινάμε και την θέρμανση, στους 250 οC …

44. Τώρα ξεκινάμε
και τις μετρήσεις
με το MultiLog …

45. Το πρόγραμμα Db – Lab 3.2 μας δίνει την γραφική παράσταση,
στην οθόνη του υπολογιστή …
Θερμοκρασία Θ1
( νερού )
κόκκινη γραμμή
Πίεση P
πράσινη γραμμή
Θερμοκρασία Θ2
( αέρα )
μπλε γραμμή

46. Μεγαλώνουμε το παράθυρο των γραφικών παραστάσεων …

47. … ενώ οι μετρήσεις από το Multilog συνεχίζονται …
Θερμοκρασία Θ1
( νερού )
κόκκινη γραμμή
Πίεση P Θερμοκρασία Θ2
πράσινη γραμμή ( αέρα )
μπλε γραμμή

48. Ανοίγουμε και τον προβολέα του εργαστηρίου …

49. … και προβάλουμε στον πίνακα την εξέλιξη του πειράματος …
Θερμοκρασία Θ1
( νερού )
κόκκινη γραμμή
Πίεση P
πράσινη γραμμή
Θερμοκρασία Θ2
( αέρα )
μπλε γραμμή

50. Βλέπουμε την ραγδαία αύξηση της θερμοκρασίας του νερού, λόγω της θέρμανσης…
Θερμοκρασία Θ1
( νερού )
κόκκινη γραμμή
Πίεση P
πράσινη γραμμή
Θερμοκρασία Θ2
( αέρα )
μπλε γραμμή

51. Εδώ βλέπουμε την πειραματική διάταξη, κατά την διάρκεια του πειράματος,
με το μπουκάλι να βρίσκεται βυθισμένο εν μέρει, μέσα στο νερό που θερμαίνεται …

52. … οι μετρήσεις από το Multilog συνεχίζονται …
Θερμοκρασία Θ1
( νερού )
κόκκινη γραμμή
Πίεση P
πράσινη γραμμή
Θερμοκρασία Θ2
( αέρα )
μπλε γραμμή

53. … και σιγά – σιγά βλέπουμε την πρώτη μεταβολή, που είναι η ισόχωρη,
με την πίεση και την θερμοκρασία στο εσωτερικό του μπουκαλιού
να αυξάνονται με ανάλογο τρόπο…
Θερμοκρασία Θ1
( νερού )
κόκκινη γραμμή
Πίεση P
πράσινη γραμμή
Θερμοκρασία Θ2
( αέρα )
μπλε γραμμή

54. Μπορούμε να θεωρήσουμε τον όγκο V σταθερό,
αφού δεν παρατηρούμε αξιόλογη μεταβολή στο σχήμα του μπουκαλιού …

55. Η μεταβολή συνεχίζεται με τον ίδιο τρόπο,
με την πίεση και την θερμοκρασία στο εσωτερικό του μπουκαλιού
να αυξάνονται με ανάλογο τρόπο…
Θερμοκρασία Θ1
( νερού )
κόκκινη γραμμή
Θερμοκρασία Θ2
( αέρα )
μπλε γραμμή
Πίεση P
πράσινη γραμμή

56. Οι φυσαλίδες σχηματίζονται προφανώς λόγω της διαφοράς θερμοκρασίας,
στο εσωτερικό του μπουκαλιού και στο νερό του δοχείου που θερμαίνεται …

57. Η αεροστεγής συσκευασία που έχουμε πραγματοποιήσει, μάλλον έχει πετύχει,
γιατί ο αέρας που ξεφεύγει από τις τρύπες που έχουμε ανοίξει στο καπάκι,
παγιδεύεται από την μονωτική ταινία …

58. Το μπουκάλι δεν έρχεται
σε επαφή με το βυθό του δοχείου,
για να θερμαίνεται πιο γρήγορα
και για να γυρίζει
πιο άνετα ο μαγνήτης …

59. Σταματάμε την ανάδευση και την θέρμανση …

60. … και βγάζουμε το μπουκάλι από το δοχείο,
όπου βλέπουμε ότι συρρικνώνεται …

61. Το αφήνουμε να κρυώσει και βγάζουμε
και τον 1ο αισθητήρα από το δοχείο …

62. Παρατηρούμε στην γραφική παράσταση, ότι η πίεση παραμένει σχεδόν σταθερή,
ενώ η θερμοκρασία στο εσωτερικό του μπουκαλιού πέφτει,
και αυτό εξηγεί την ελάττωση του όγκου αφού ισχύει η ισοβαρής μεταβολή, όπου …
Θερμοκρασία Θ1
( νερού )
κόκκινη γραμμή
Θερμοκρασία Θ2
( αέρα )
μπλε γραμμή
Πίεση P
πράσινη γραμμή

63. Η πίεση στο εσωτερικό του μπουκαλιού δεν είναι η ατμοσφαιρική,
είναι χαμηλότερη από αυτή και για αυτό τα τοιχώματα του δοχείου
είναι πιο ευάλωτα στην παραμόρφωση του σχήματος …

64. Η ισοβαρής μεταβολή συνεχίζεται …
Θερμοκρασία Θ1
( νερού )
κόκκινη γραμμή
Θερμοκρασία Θ2 Πίεση P
( αέρα ) πράσινη γραμμή
μπλε γραμμή

65. … και επειδή η θερμοκρασία δεν δείχνει μεγάλες μεταβολές,
δοκιμάζουμε και την ισόθερμη μεταβολή,
αλλάζοντας, συμπιέζοντας τον όγκο του δοχείου …

66. Η καταγραφή των μεγεθών σταματά και παρατηρούμε ότι η μείωση του όγκου …
Θερμοκρασία Θ1
( νερού )
κόκκινη γραμμή
Θερμοκρασία Θ2
( αέρα ) Πίεση P
μπλε γραμμή πράσινη γραμμή

67. … προκαλεί άμεση αύξηση της πίεσης …
Θερμοκρασία Θ1
( νερού )
κόκκινη γραμμή
Θερμοκρασία Θ2
( αέρα )
Πίεση P
μπλε γραμμή
πράσινη γραμμή

68. Θερμοκρασία Θ1
( νερού )
κόκκινη γραμμή
Πίεση P
πράσινη γραμμή Θερμοκρασία Θ2
( αέρα )
μπλε γραμμή
Μεγεθύνουμε πρώτα,
με την ταυτόχρονη αύξηση της πίεσης και της θερμοκρασίας …

69. Θερμοκρασία Θ1
( νερού )
κόκκινη γραμμή
Πίεση P
πράσινη γραμμή
Θερμοκρασία Θ2
( αέρα )
μπλε γραμμή

70. Θερμοκρασία Θ1
( περιβάλλοντος )
κόκκινη γραμμή
Πίεση P
πράσινη γραμμή
Θερμοκρασία Θ2
( αέρα )
μπλε γραμμή
… και μεγεθύνουμε κατόπιν,
με την διατήρηση της πίεσης και την πτώση της θερμοκρασίας …

71. Θερμοκρασία Θ1
( περιβάλλοντος )
κόκκινη γραμμή
Θερμοκρασία Θ2
( αέρα )
μπλε γραμμή
Πίεση P
πράσινη γραμμή

72. Πίεση P
πράσινη γραμμή
Συμπιέζοντας τον όγκο, σε σταθερή θερμοκρασία …

73. … όπως φαίνεται από την τρίτη μεγέθυνση, έχω την ισόθερμη μεταβολή …
Πίεση P
πράσινη γραμμή
Θερμοκρασία Θ2
( αέρα )
μπλε γραμμή

74. Τέλος παρουσίασης …