Рассказать друзьям
Физика 7 августа 2010

Тепловое расширение воздуха

Тепловое расширение газа – довольно простое физическое явление. Суть его заключается в том, что при постоянный давлении нагревающийся газ увеличивает объем, который он занимает. А при охлаждении – наоборот, уменьшает. Стандартная система, которую рисуют во всех учебниках физики – цилиндр, закрытый подвижным поршнем. Газ нагревается – поршень едет вверх, охлаждается – вниз.

Сделать такую конструкцию – цилиндр с поршнем – в домашних условиях нереально, однако можно использовать подручные средства, чтобы сделать примерно такое же. Для этого будет достаточно одной стеклянной бутылки и одного воздушного шарика. Аккуратно наденем конец шарика на горлышко бутылки (так, что воздух нигде не мог пройти). Теперь шарик играет роль подвижного «поршня», показывая, на сколько изменился объем воздуха внутри нашей системы.

Так, если теперь бутылку аккуратно подогреть над газовой горелкой (будьте осторожны при обращении с огнем!), то воздух внутри нее будет расширяться. Это приводит к тому, что надетый на нее шарик начинает надуваться. Если теперь прекратить нагревание, и поставить бутылку остывать, то постепенно шарик сдуется до исходного состояния.

Видео

Домашнее задание:

Чтобы разнообразить статью, предлагаю в комментариях оценить температуру воздуха внутри нагретой бутылки. Все необходимые данные можно взять из видео и на следующих фотографиях:

Комментарии ( 3 )
  • Geo 8 августа 2010, 16:58
    1)Всё отлично! Только для большей безопасности (особенно для детей) следует налить в бутылку немного воды.
    2)Дозируя воду, можно изменять условия эксперимента.
    3)на основе этой бутылки можно придумать термометр на воздухе (например, измеряя диаметр шарика, предварительно надутого)
    4) при более точных измерениях можно попытаться измерить атм. давление при известной температуре воздуха.
    Успехов!
  • lake 9 августа 2010, 21:03
    По идее можно воспользоваться законом Гея – Люссака (давление для системы – бутылки с шариком – должно быть постоянным и равнятся атмосферному). То есть V0/T0sadV0+delta V)/T1. delta V я посчитал как обьем надутого шарика – эллипса с осями 2,5 2,5 6 см. Погуглил формулу, стыдно – не помнил sad , получил 157 см3. Можно скинуть до 140 – ведь до нагревания в шарике тоже воздух был. Вопрос у меня в бутылке – вроде 0,5 литра , но не уверен. Если нет – поправку несложно посчитать. Итого выходит 384 К – 111 С, то есть порядка 100 градусов по С. Да, нет ?
    P.S Музыку попроще ставьте, а то ощущения , что секретные разработки смотришь ))
  • Administrator 13 августа 2010, 16:27
    Geo, если не ошибаюсь, водяной пар может испортить картину эксперимента. Лично я старался брать абсолютно сухую бутылку.

    lake, если бы мне кто–то еще сказал, как измерить температуру нагретой бутылки... smile Думаю, температура похожа на правду, т. к. я ее потом поставил остывать на пластиковую подставку (кухонная, для всяких горячих кастрюль), и та слегка проплавилась (миллиметра на два вглубь).

    Мой способ оценки температуры (на пальцах smile ):

    примерно видно, что объем шарика – примерно 1/3... 1/4 объема бутылки. Бутылка стандартная, 500 мл. Следовательно, вначале было 500 мл, в конце стало 500+150 = 650 мл.
    Составляем пропорцию: 500/(270 К) = 650/(х К), отсюда х = 350 К = 70 С – температура бутылки.
Ваш комментарий
 
Кому:
Ваше имя:
Ваш e-mail:
Комментарий:
 
  гостевые комментарии проверяются модератором