Mérés Melde-csővel ─ Változtatható higanymennyiség
Bevezető feladat
Hogyan tudod kipróbálni, hogy a kerékpárpumpád megfelelően működik-e?
Célkitűzés
Feladatod megmérni a Melde-csőbe bezárt levegőoszlop hosszát a cső különböző helyzeteiben, különböző hosszúságú higanyoszlopok esetén, majd megfigyelni a Melde-csőben lévő bezárt légoszlop nyomása és hossza közötti összefüggést izoterm körülmények között!
1. feladat
Figyeld meg a bejelentkező képernyőt!
a) Milyen eszközt látsz az ábrán?
b) Miért biztos, hogy az üvegcső zárt vége és a higany között valamilyen gáz van és nem vákuum?
2. feladat
Vizsgáld meg a nyomásokat!
a) Mit jelöl a kék nyíl?
b) Állítsd a csövet vízszintes helyzetbe az α csúszka segítségével (α = 0°)!
A cső vízszintes helyzetében mit mondhatunk a bezárt gáz nyomásáról (fekete nyíl)?
c) Állítsd a csövet függőleges helyzetbe nyitott végével felfelé az α csúszka segítségével (α = 90°)! Milyen nyomás nehezedik még a bezárt gázoszlopra (mit jelöl a piros nyíl)?
d) Mitől függ a hidrosztatikai nyomás?
3. feladat
Figyeld meg a bezárt gázoszlop hosszának változását!
a) Vízszintes helyzetből indulva, folyamatosan növelve a cső vízszintessel bezárt szögét (α), azaz megemelve a cső nyitott végét, tapasztalsz-e valamilyen változást?
b) Hogyan és miért változik a higany gázra nehezedő hidrosztatikai nyomása?
c) Hogyan kaphatjuk meg 0° < α < 90° esetén a bezárt gáz nyomását?
d) Hogyan és miért változik ekkor a bezárt gázoszlop hossza?
e) Állítsd a csövet függőleges helyzetbe nyitott végével lefelé az α csúszka segítségével (α = –90°)! Mit mondhatunk ebben az esetben a nyomásokról?
f) Az előző helyzetekhez képest hogyan változott a bezárt gázoszlop hossza? Miért?
g) Vízszintes helyzetből indulva, egyre lejjebb engedve a cső nyitott végét, tapasztalsz-e valamilyen változást?
4. feladat
Írd fel a következő összefüggéseket!
a) Hogyan számíthatjuk ki a higany gázra nehezedő hidrosztatikai nyomását?
b) Milyen előjelű a higany gázra nehezedő hidrosztatikai nyomása α függvényében?
c) Hogyan számíthatjuk ki a bezárt gázoszlop nyomását?
5. feladat
Végezd el a mérést az interaktív alkalmazáshoz kapcsolódó útmutatóban ismertetett módon különböző α és h értékek beállításával!
6. feladat
a) Változik a hőmérséklet a mérések során? Milyen állapotváltozásról beszélhetünk ebben az esetben?
b) Változik a bezárt gáz anyagmennyisége a mérések során?
c) Milyen törvényt tanultál az izoterm állapotváltozással kapcsolatban? Mit mond ki ez a törvény?
d) Változik-e a keresztmetszet a mérések során?
e) Mit tapasztaltál: a mérések során hogyan változott a bezárt gázoszlop hosszának és nyomásának szorzata?
f) Szobahőmérsékleten teljesült-e a bezárt gázoszlopra a Boyle-Mariotte-törvény?
g) Milyen a kapott p(l) grafikon alakja?
h) Milyen összefüggést kaptunk mérésünkkel a nyomás (p) és a gázoszlop hossza (l) között?