3B SCIENTIFIC® PHYSICS U17210 Gerät zum Boyle-Mariotte Gesetz
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<strong>3B</strong> <strong>SCIENTIFIC®</strong> <strong>PHYSICS</strong><br />
<strong>U17210</strong> <strong>Gerät</strong> <strong>zum</strong> <strong>Boyle</strong>-<strong>Mariotte</strong> <strong>Gesetz</strong><br />
Bedienungsanleitung<br />
5/03 ALF<br />
2<br />
1<br />
3 4 5<br />
Das <strong>Gerät</strong> dient zur experimentellen Bestimmung des<br />
Zusammenhangs von Gasvolumen und Druck einer in<br />
einem Plexiglaszylinder eingeschlossenen Luftmenge bei<br />
konstanter Temperatur (<strong>Gesetz</strong> von <strong>Boyle</strong>-<strong>Mariotte</strong>).<br />
1. Beschreibung, technische Daten<br />
Das <strong>Gerät</strong> besteht aus einem geschlossenem Plexiglaszylinder<br />
mit Skala zur Volumenbestimmung und einem<br />
daran angeflanschtem Manometer zur Druckablesung<br />
mit Be- bzw. Entlüftungsventil. Durch Drehen des Drehknopfs<br />
kann der im Zylinder befindliche Kolben über<br />
eine Gewindestange bewegt und so das Volumen variiert<br />
werden. Auf diese Weise kann sowohl ein Überdruck<br />
als auch ein Unterdruck erzeugt werden. Zwei O-Ringe<br />
am Kolben schließen die Luftmenge ab, sie werden durch<br />
eine geringe Menge Silikonöl geschmiert. Aus Sicherheitsgründen<br />
ist der Arbeitszylinder von einem weiteren<br />
Plexiglaszylinder umgeben.<br />
Arbeitszylinder:<br />
Länge: 300 mm<br />
Durchmesser: 40 mm (innen)<br />
Kolben: 30 mm x 40 mm Ø<br />
Skala:<br />
Länge: 250 mm<br />
Teilung: 5 mm<br />
Manometer:<br />
Druckbereich: – 10 N/cm² - 30 N/cm²<br />
Durchmesser: 100 mm<br />
6<br />
1<br />
1 Manometer<br />
2 Handschraube für das Dosierventil<br />
3 Arbeitszylinder mit Schutzzylinder<br />
4 Kolben mit O-Ringen<br />
5 Skala<br />
6 Drehknopf mit Gewindestange<br />
2. Bedienung<br />
Versuch <strong>zum</strong> Nachweis des <strong>Boyle</strong>-<strong>Mariotte</strong>schen <strong>Gesetz</strong>es,<br />
das besagt, dass bei einer gegebenen Gasmenge bei<br />
gleichbleibender Temperatur das Produkt aus dem Volumen<br />
und dem Druck konstant ist.<br />
Das Volumen der Luftsäule errechnet sich aus dem Produkt<br />
des Querschnitts des Zylinders und der Länge der<br />
Luftsäule. Da der Querschnitt eine feste Größe ist, wird<br />
im Versuch die Veränderung des Volumens nur durch<br />
die Veränderung der Länge der Luftsäule ausgedrückt.<br />
• Zylinder belüften in dem die Ventilschraube nach links<br />
gedreht wird.<br />
• Kolben auf die 25 cm Marke einstellen. Falls der Kolben<br />
schwer gängig ist, ist es am besten ihn etwas<br />
nach rechts und links zu drehen, so dass die O-Ringe<br />
mit dem Silikonöl in Kontakt kommen.<br />
• Ventil schließen. Der Manometerzeiger steht auf dem<br />
Anfangsdruck 1.<br />
• Vor jeder Druckablesung leicht mit dem Finger gegen<br />
das Manometer tippen, um sicher zu stellen, dass der<br />
Zeiger an der richtigen Stelle steht.<br />
• Kolben durch Drehen des Drehknopfs auf 24 cm verschieben<br />
und neuen Druckwert ablesen und notieren.<br />
• Vorgang in 1 cm Schritten wiederholen.<br />
• Alle Werte in ein Diagramm eintragen (siehe Abbildung).<br />
• Entsprechend verfahren, wenn das <strong>Gesetz</strong> bei geringer<br />
werdendem Druck nachgewiesen werden soll. Bei<br />
einer Luftsäulenlänge von 7 cm beginnen.<br />
®
Über 10 N/cm 2<br />
3. Messbeispiel<br />
V p p x V<br />
25 10,0 250,0<br />
24 10,3 247,2<br />
23 10,8 248,4<br />
22 11,2 246,4<br />
21 12,0 252,0<br />
20 12,5 250,0<br />
19 13,2 250,8<br />
18 14,0 252,0<br />
17 15,0 255,0<br />
16 16,0 256,0<br />
15 17,0 255,0<br />
14 18,3 256,2<br />
13 19,8 257,4<br />
12 21,2 254,4<br />
11 23,2 255,2<br />
10 25,5 255,0<br />
9,0 28,5 256,5<br />
8,5 30,0 255,0<br />
Total 4552,5<br />
Durchschnitt 4552,5 / 18 = 252,9<br />
1% = 2,53<br />
2<br />
p(N/cm )<br />
10<br />
5<br />
0 7 10 15 20<br />
p > 10 N/cm²<br />
V<br />
25<br />
Unter 10 N/cm 2<br />
V p p x V<br />
7 10 70,0<br />
8 8,9 71,2<br />
9 7,9 71,1<br />
10 6,9 69,0<br />
11 6,1 67,1<br />
12 5,5 66,0<br />
13 5,1 66,3<br />
14 4,6 64,4<br />
15 4,5 67,5<br />
16 4,1 65,6<br />
17 3,5 59,5<br />
18 3,3 59,4<br />
19 3,1 58,9<br />
20 3,0 60,0<br />
21 2,9 60,9<br />
22 2,7 59,4<br />
23 2,5 57,5<br />
24 2,3 55,5<br />
25 2,1 52,5<br />
Total 1201,8<br />
Durchschnitt 1201,8 / 19 = 63,25<br />
1% = 0,63<br />
<strong>3B</strong> Scientific GmbH • Rudorffweg 8 • 21031 Hamburg • Deutschland 2 • www.3bscientific.com • Technische Änderungen vorbehalten<br />
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p < 10 N/cm²<br />
V
<strong>3B</strong> <strong>SCIENTIFIC®</strong> <strong>PHYSICS</strong><br />
Instruction sheet<br />
5/03 ALF<br />
2<br />
1<br />
3 4 5<br />
<strong>U17210</strong> <strong>Boyle</strong>’s law apparatus<br />
This apparatus is used for the experiment-based determination<br />
of the relationship between the volume and<br />
the pressure of a gas (air) at constant temperature (<strong>Boyle</strong>’s<br />
law). The device consists of a plexi-glass cylinder which<br />
encloses gas.<br />
1. Description, technical data<br />
The apparatus consists of an enclosed plexi-glass cylinder<br />
with graduated scale to determine volume and a<br />
flange-mounted manometer for pressure readings and<br />
includes an aeration and de-aeration valve. By turning<br />
the knob the threaded rod moves the piston up an down<br />
inside the cylinder thus varying the volume. This permits<br />
the generation of over- and underpressure. Two O-rings<br />
attached to the piston seal off the air. These are lubricated<br />
with a small amount of silicon oil. For safety reasons<br />
the power cylinder is encased in an additional plexiglass<br />
cylinder.<br />
Power cylinder:<br />
Length: 300 mm<br />
Diameter: 40 mm (interior)<br />
Piston: 30 mm x 40 mm Ø<br />
Scale:<br />
Length: 250 mm<br />
Scale div.: 5 mm<br />
Manometer:<br />
Pressure range: –10 N/cm² - 30 N/cm²<br />
Diameter: 100 mm<br />
6<br />
3<br />
1 Manometer<br />
2 Handscrew for the metering valve<br />
3 Working cylinder with protective cylinder<br />
4 Piston with O-rings<br />
5 Scale<br />
6 Rotary knob with threaded rod<br />
2. Operation<br />
Perform an experiment to verify <strong>Boyle</strong>’s law which states<br />
that for a given mass of gas (air) at a constant temperature<br />
the product made up of the volume and the pressure<br />
is constant.<br />
The volume of the air column is computed out of the<br />
product of the cylinder’s cross-section and the length of<br />
the air column. As the cross-section is a fixed variable,<br />
the change in volume can only be expressed by varying<br />
the length of the air column.<br />
• Ventilate the cylinder by turning the hand valve screw<br />
to the left.<br />
• Set the piston to the 25 cm mark. If the piston is stuck<br />
the best remedy is to turn it slightly right to left, so<br />
that the O-rings come into contact with the silicone<br />
oil.<br />
• Close the valve. The manometer gage pointed indicates<br />
an initial pressure of 1.<br />
• Before each pressure reading tap your finger softly<br />
against the manometer to make sure that the pointer<br />
is on the right setting.<br />
• Turn the rotary knob to slide the piston to the 24 cm<br />
mark and read off and note down the next pressure<br />
level.<br />
• Repeat the procedure in 1 cm steps.<br />
• Enter all the values into a graph (see Figure).<br />
• Proceed accordingly for the case that <strong>Boyle</strong>’s law is to<br />
be verified for decreasing pressure. Start here with an<br />
air column length of 7 cm.<br />
®
Over 10 N/cm 2<br />
3. Measurement example<br />
V p p x V<br />
25 10.0 250.0<br />
24 10.3 247.2<br />
23 10.8 248.4<br />
22 11.2 246.4<br />
21 12.0 252.0<br />
20 12.5 250.0<br />
19 13.2 250.8<br />
18 14.0 252.0<br />
17 15.0 255.0<br />
16 16.0 256.0<br />
15 17.0 255.0<br />
14 18.3 256.2<br />
13 19.8 257.4<br />
12 21.2 254.4<br />
11 23.2 255.2<br />
10 25.5 255.0<br />
9,0 28.5 256.5<br />
8.5 30.0 255.0<br />
Total 4552.5<br />
Average 4552.5 / 18 = 252.9<br />
1% = 2.53<br />
2<br />
p(N/cm )<br />
10<br />
5<br />
0 7 10 15 20<br />
p > 10 N/cm²<br />
V<br />
25<br />
Below 10 N/cm 2<br />
V p p x V<br />
7 10 70.0<br />
8 8.9 71.2<br />
9 7.9 71.1<br />
10 6.9 69.0<br />
11 6.1 67.1<br />
12 5.5 66.0<br />
13 5.1 66.3<br />
14 4.6 64.4<br />
15 4.5 67.5<br />
16 4.1 65.6<br />
17 3.5 59.5<br />
18 3.3 59.4<br />
19 3.1 58.9<br />
20 3.0 60.0<br />
21 2.9 60.9<br />
22 2.7 59.4<br />
23 2.5 57.5<br />
24 2.3 55.5<br />
25 2.1 52.5<br />
Total 1201.8<br />
Average 1201.8 / 19 = 63.25<br />
1% = 0.63<br />
<strong>3B</strong> Scientific GmbH • Rudorffweg 8 • 21031 Hamburg • Germany 4 • www.3bscientific.com • Technical amendments are possible<br />
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15<br />
10<br />
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p < 10 N/cm²<br />
V
<strong>3B</strong> <strong>SCIENTIFIC®</strong> <strong>PHYSICS</strong><br />
Instructions d’utilisation<br />
5/03 ALF<br />
2<br />
1<br />
<strong>U17210</strong> Appareil de <strong>Boyle</strong>-<strong>Mariotte</strong><br />
3 4 5<br />
6<br />
L’appareil permet de déterminer par l’expérience le lien<br />
entre le volume d’un gaz et la pression d’une quantité<br />
d’air enfermée dans un cylindre en plexiglas à température<br />
constante (loi de <strong>Boyle</strong>-<strong>Mariotte</strong>).<br />
1. Description, caractéristiques techniques<br />
L’appareil est constitué d’une part d’un cylindre à graduation<br />
en plexiglas fermé permettant de déterminer le<br />
volume et d’autre part, relié au cylindre, d’un manomètre<br />
à vanne d’aération et de désaération permettant de<br />
lire la pression.<br />
Tourner le bouton tournant pour mettre le piston en<br />
mouvement dans le cylindre par le biais d’une tige filetée<br />
et varier ainsi le volume. Ce système permet de générer<br />
tant une surpression qu’une dépression. Deux joints<br />
toriques, montés sur le piston et lubrifiés par une faible<br />
quantité d’huile silicone, isolent le volume d’air. Pour<br />
des raisons de sécurité, le cylindre de travail est enveloppé<br />
d’un autre cylindre en plexiglas.<br />
Cylindre de travail :<br />
Longueur : 300 mm<br />
Diamètre : 40 mm (intérieur)<br />
Piston : 30 mm x Ø 40 mm<br />
Graduation :<br />
Longueur : 250 mm<br />
Pas : 5 mm<br />
Manomètre :<br />
Gamme de pression: –10 N/cm² - 30 N/cm²<br />
Diamètre : 100 mm<br />
5<br />
1 Manomètre<br />
2 Vis manuelle de la vanne de dosage<br />
3 Cylindre de travail avec cylindre protecteur<br />
4 Piston avec joints toriques<br />
5 Graduation<br />
6 Bouton tournant avec tige filetée<br />
2. Manipulation<br />
L’expérience permet de démontrer la loi de <strong>Boyle</strong>-<strong>Mariotte</strong><br />
qui affirme qu’en présence d’un volume gazeux et<br />
à température constante, le produit du volume et de la<br />
pression est constant.<br />
Le volume de la colonne d’air est calculé à partir du produit<br />
de la section du cylindre et de la longueur de la<br />
colonne d’air. Au cours de l’expérience, la section étant<br />
une grandeur fixe, la modification du volume est uniquement<br />
exprimée par la modification de la longueur de<br />
la colonne d’air.<br />
• Aérer le cylindre en tournant la vis de la vanne vers la<br />
gauche.<br />
• Régler le piston sur le repère 25 cm. Si le mouvement<br />
du piston est grippé, tourner légèrement le piston à<br />
droite et à gauche, de sorte que les joints toriques<br />
entrent en contact avec l’huile silicone.<br />
• Refermer la vanne. L’aiguille du manomètre indique<br />
la pression initiale 1.<br />
• Avant chaque lecture de pression, frapper légèrement<br />
du doigt sur le manomètre pour s’assurer que l’aiguille<br />
se situe au bon endroit.<br />
• Régler le piston sur 24 cm en tournant le bouton,<br />
puis lire et noter la nouvelle valeur de pression.<br />
• Répéter la procédure centimètre par centimètre.<br />
• Inscrire toutes les valeurs dans un diagramme (voir<br />
l’illustration).<br />
• Procéder par analogie pour démontrer la loi de <strong>Boyle</strong>-<br />
<strong>Mariotte</strong> lorsque la pression diminue. Commencer<br />
par une longueur de colonne d’air de 7 cm.<br />
®
Au-dessus de 10 N/cm²<br />
3. Exemple de mesure<br />
V p p x V<br />
25 10,0 250,0<br />
24 10,3 247,2<br />
23 10,8 248,4<br />
22 11,2 246,4<br />
21 12,0 252,0<br />
20 12,5 250,0<br />
19 13,2 250,8<br />
18 14,0 252,0<br />
17 15,0 255,0<br />
16 16,0 256,0<br />
15 17,0 255,0<br />
14 18,3 256,2<br />
13 19,8 257,4<br />
12 21,2 254,4<br />
11 23,2 255,2<br />
10 25,5 255,0<br />
9,0 28,5 256,5<br />
8,5 30,0 255,0<br />
Total 4552,5<br />
Moyenne 4552,5 / 18 = 252,9<br />
1% = 2,53<br />
2<br />
p(N/cm )<br />
10<br />
5<br />
0 7 10 15 20<br />
p > 10 N/cm²<br />
V<br />
25<br />
Au-dessous de 10 N/cm²<br />
V p p x V<br />
7 10 70,0<br />
8 8,9 71,2<br />
9 7,9 71,1<br />
10 6,9 69,0<br />
11 6,1 67,1<br />
12 5,5 66,0<br />
13 5,1 66,3<br />
14 4,6 64,4<br />
15 4,5 67,5<br />
16 4,1 65,6<br />
17 3,5 59,5<br />
18 3,3 59,4<br />
19 3,1 58,9<br />
20 3,0 60,0<br />
21 2,9 60,9<br />
22 2,7 59,4<br />
23 2,5 57,5<br />
24 2,3 55,5<br />
25 2,1 52,5<br />
Total 1201.8<br />
Moyenne 1201,8 / 19 = 63,25<br />
1% = 0,63<br />
6<br />
<strong>3B</strong> Scientific GmbH • Rudorffweg 8 • 21031 Hamburg • Allemagne • www.3bscientific.com • Sous réserve de modifications techniques<br />
p<br />
30<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
p < 10 N/cm²<br />
5 10 15 20 25<br />
V
<strong>3B</strong> <strong>SCIENTIFIC®</strong> <strong>PHYSICS</strong><br />
<strong>U17210</strong> Apparecchio per la legge di <strong>Boyle</strong>-<strong>Mariotte</strong><br />
Istruzioni per l’uso<br />
5/03 ALF<br />
2<br />
1<br />
3 4 5<br />
6<br />
L’apparecchio serve alla determinazione sperimentale<br />
della relazione esistente tra il volume del gas e la pressione<br />
di una quantità di aria racchiusa in un cilindro di<br />
plexiglas a temperatura costante (legge di <strong>Boyle</strong>-<strong>Mariotte</strong>).<br />
1. Descrizione, caratteristiche tecniche<br />
L’apparecchio è composto da un cilindro di plexiglas chiuso,<br />
dotato di una scala per la determinazione del volume,<br />
e da un manometro flangiato per la lettura della<br />
pressione, provvisto di valvola di ventilazione e/o di valvola<br />
di sfiato. Ruotando la manopola, il pistone che si<br />
trova nel cilindro può essere spostato sull’asta filettata,<br />
variando il tal modo il volume. In questo modo è possibile<br />
generare sia una sovrapressione che una depressione.<br />
Due o-ring presenti sul pistone chiudono la quantità<br />
di aria, sono lubrificati da una piccola quantità di olio di<br />
silicone. Per motivi di sicurezza, il cilindro di lavoro è<br />
circondato da un ulteriore cilindro in plexiglas.<br />
Cilindro di lavoro:<br />
Lunghezza: 300 mm<br />
Diametro: 40 mm (interno)<br />
Pistone: 30 mm x 40 mm Ø<br />
Scala:<br />
Lunghezza: 250 mm<br />
Divisione: 5 mm<br />
Manometro:<br />
Range di pressione: –10 N/cm² - 30 N/cm²<br />
Diametro: 100 mm<br />
7<br />
1 Manometro<br />
2 Vite manuale per la valvola dosatrice<br />
3 Cilindro di lavoro con cilindro di protezione<br />
4 Pistone con o-ring<br />
5 Scala<br />
6 Manopola con asta filettata<br />
2. Utilizzo<br />
Esperimento per dimostrare la legge di <strong>Boyle</strong>-<strong>Mariotte</strong>,<br />
ossia che, in presenza di una data quantità di gas a temperatura<br />
costante, il rapporto tra il volume e la pressione<br />
rimane costante.<br />
Il volume della colonnina dell’aria si calcola partendo dal<br />
rapporto tra la sezione del cilindro e la lunghezza della<br />
colonnina dell’aria. Poiché la sezione è una grandezza<br />
fissa, nell’esperimento il cambiamento di volume sarà<br />
espresso esclusivamente dal cambiamento della lunghezza<br />
della colonnina dell’aria.<br />
• Ventilare il cilindro ruotando la vite della valvola verso<br />
sinistra.<br />
• Impostare il pistone sulla tacca corrispondente a<br />
25 cm. Se il pistone si muove a fatica, la cosa migliore<br />
è ruotarlo leggermente verso destra e verso sinistra,<br />
in modo tale che gli o-ring vengano a contatto con<br />
l’olio di silicone.<br />
• Chiudere la valvola. L’indicatore del manometro è<br />
posizionato sulla pressione iniziale 1.<br />
• Prima di ogni lettura della pressione, battere leggermente<br />
con un dito sul manometro, per accertarsi che<br />
l’indicatore si trovi nel punto giusto.<br />
• Ruotando la manopola, spostare il pistone di 24 cm e<br />
leggere ed annotarsi il nuovo valore della pressione.<br />
• Ripetere la procedura ad intervalli di 1 cm.<br />
• Registrare tutti i valori in un diagramma (ved. figura).<br />
• Procedere in modo corrispondente, se deve essere<br />
dimostrata la legge in presenza di una pressione decrescente.<br />
Iniziare con una lunghezza della colonnina<br />
dell’aria pari a 7 cm.<br />
®
Oltre 10 N/cm 2<br />
3. Esempio di misurazione<br />
V p p x V<br />
25 10,0 250,0<br />
24 10,3 247,2<br />
23 10,8 248,4<br />
22 11,2 246,4<br />
21 12,0 252,0<br />
20 12,5 250,0<br />
19 13,2 250,8<br />
18 14,0 252,0<br />
17 15,0 255,0<br />
16 16,0 256,0<br />
15 17,0 255,0<br />
14 18,3 256,2<br />
13 19,8 257,4<br />
12 21,2 254,4<br />
11 23,2 255,2<br />
10 25,5 255,0<br />
9,0 28,5 256,5<br />
8,5 30,0 255,0<br />
Totale 4552,5<br />
Media 4552,5 / 18 = 252,9<br />
1% = 2,53<br />
2<br />
p(N/cm )<br />
10<br />
5<br />
0 7 10 15 20<br />
p > 10 N/cm²<br />
V<br />
25<br />
Al di sotto di 10 N/cm 2<br />
V p p x V<br />
7 10 70,0<br />
8 8,9 71,2<br />
9 7,9 71,1<br />
10 6,9 69,0<br />
11 6,1 67,1<br />
12 5,5 66,0<br />
13 5,1 66,3<br />
14 4,6 64,4<br />
15 4,5 67,5<br />
16 4,1 65,6<br />
17 3,5 59,5<br />
18 3,3 59,4<br />
19 3,1 58,9<br />
20 3,0 60,0<br />
21 2,9 60,9<br />
22 2,7 59,4<br />
23 2,5 57,5<br />
24 2,3 55,5<br />
25 2,1 52,5<br />
Totale 1201,8<br />
Media 1201,8 / 19 = 63,25<br />
1% = 0,63<br />
<strong>3B</strong> Scientific GmbH • Rudorffweg 8 • 21031 Hamburg • Germania 8 • www.3bscientific.com • Con riserva di modifiche tecniche<br />
p<br />
30<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
p < 10 N/cm²<br />
5 10 15 20 25<br />
V
<strong>3B</strong> <strong>SCIENTIFIC®</strong> <strong>PHYSICS</strong><br />
Instrucciones de uso<br />
5/03 ALF<br />
2<br />
1<br />
<strong>U17210</strong> Equipo de demostración<br />
de la ley de <strong>Boyle</strong>-<strong>Mariotte</strong><br />
3 4 5<br />
6<br />
Este aparato se utiliza para la determinación experimental<br />
de la relación entre el volumen de un gas y la presión<br />
a una temperatura constante (ley de <strong>Boyle</strong>-<strong>Mariotte</strong>).<br />
1. Descripción, datos técnicos<br />
El aparato se compone de un cilindro de plexiglás con<br />
escala para la determinación del volumen, y un<br />
manómetro embridado para leer la presión, además de<br />
válvula de aireación y de purga. Al girar la empuñadura,<br />
el émbolo puede moverse sobre una varilla roscada, dentro<br />
del cilindro de plexiglás, y así puede variar el volumen.<br />
De esta manera se puede generar tanto una<br />
sobrepresión como una depresión. Dos juntas tóricas<br />
cierran la salida del aire en el émbolo. Están cubiertas de<br />
una mínima capa de aceite de silicona. Por razones de<br />
seguridad, el cilindro de trabajo está cubierto por otro<br />
cilindro de plexiglás.<br />
Cilindro de trabajo:<br />
Longitud: 300 mm<br />
Diámetro: 40 mm (interior)<br />
Émbolo: 30 mm x 40 mm Ø<br />
Escala:<br />
Longitud: 250 mm<br />
Divisiones: 5 mm<br />
Manómetro:<br />
Rango de presión: –10 N/cm² - 30 N/cm²<br />
Diámetro: 100 mm<br />
9<br />
1 Manómetro<br />
2 Tornillo manual para la válvula de dosificación<br />
3 Cilindro de trabajo con cilindro de protección<br />
4 Émbolo con junta tórica<br />
5 Escala<br />
6 Empuñadura con varilla roscada<br />
2. Servicio<br />
Experimento para la comprobación de la ley de <strong>Boyle</strong>-<br />
<strong>Mariotte</strong>, la cual afirma que, en volumen de gas dado, a<br />
temperatura constante, el producto entre volumen y presión<br />
es constante.<br />
El volumen del aire se obtiene del producto de la sección<br />
transversal del cilindro y la longitud de la columna de<br />
aire. Puesto que la sección transversal es una magnitud<br />
fija, será la variación de la longitud de la columna de aire<br />
lo que indique los cambios de volumen durante el experimento.<br />
• Ventile el cilindro girando el tornillo de la válvula a la<br />
izquierda.<br />
• Coloque el émbolo en la marca de 25 cm. En caso de<br />
que resulte difícil mover el émbolo, hágalo girar un<br />
poco a derecha e izquierda, de manera que la junta<br />
tórica entre en contacto con el aceite de la silicona.<br />
• Cierre la válvula. El indicador del manómetro está<br />
sobre la presión inicial 1.<br />
• Golpee ligeramente el manómetro con el dedo antes<br />
de cada medición de presión, para asegurarse de que<br />
el indicador se coloca en la posición correcta.<br />
• Desplace el émbolo a la marca de a 24 cm, girando la<br />
empuñadura, vuelva a realizar la medición de presión<br />
y anótela.<br />
• Repita el proceso en pasos de 1 cm.<br />
• Introduzca todos los datos en el diagrama (ver figura)<br />
• Proceda según lo indicado si desea demostrar la ley<br />
con valores de presión en disminución. Comience<br />
con una longitud de columna de aire de 7 cm.<br />
®
Por encima de 10 N/cm 2<br />
3. Ejemplo de medición<br />
V p p x V<br />
25 10,0 250,0<br />
24 10,3 247,2<br />
23 10,8 248,4<br />
22 11,2 246,4<br />
21 12,0 252,0<br />
20 12,5 250,0<br />
19 13,2 250,8<br />
18 14,0 252,0<br />
17 15,0 255,0<br />
16 16,0 256,0<br />
15 17,0 255,0<br />
14 18,3 256,2<br />
13 19,8 257,4<br />
12 21,2 254,4<br />
11 23,2 255,2<br />
10 25,5 255,0<br />
9,0 28,5 256,5<br />
8,5 30,0 255,0<br />
Total 4552,5<br />
Media 4552,5 / 18 = 252,9<br />
1% = 2,53<br />
2<br />
p(N/cm )<br />
10<br />
5<br />
0 7 10 15 20<br />
p > 10 N/cm²<br />
V<br />
25<br />
Por debajo de 10 N/cm 2<br />
V p p x V<br />
7 10 70,0<br />
8 8,9 71,2<br />
9 7,9 71,1<br />
10 6,9 69,0<br />
11 6,1 67,1<br />
12 5,5 66,0<br />
13 5,1 66,3<br />
14 4,6 64,4<br />
15 4,5 67,5<br />
16 4,1 65,6<br />
17 3,5 59,5<br />
18 3,3 59,4<br />
19 3,1 58,9<br />
20 3,0 60,0<br />
21 2,9 60,9<br />
22 2,7 59,4<br />
23 2,5 57,5<br />
24 2,3 55,5<br />
25 2,1 52,5<br />
Total 1201,8<br />
Media 1201,8 / 19 = 63,25<br />
1% = 0,63<br />
<strong>3B</strong> Scientific GmbH • Rudorffweg 8 • 21031 Hamburg • Alemania 10 • www.3bscientific.com • Se reservan las modificaciones técnicas<br />
p<br />
30<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
p < 10 N/cm²<br />
5 10 15 20 25<br />
V
<strong>3B</strong> <strong>SCIENTIFIC®</strong> <strong>PHYSICS</strong><br />
<strong>U17210</strong> Aparelho para a lei de <strong>Boyle</strong>-<strong>Mariotte</strong><br />
Instruções para o uso<br />
5/03 ALF<br />
2<br />
1<br />
3 4 5<br />
6<br />
O aparelho serve para a determinação experimental da<br />
relação entre volume de gás e pressão do ar contido<br />
num cilindro de acrílico a uma temperatura constante<br />
(lei de <strong>Boyle</strong>-<strong>Mariotte</strong>).<br />
1. Descrição dados técnicos<br />
O aparelho consiste num cilindro de acrílico fechado com<br />
uma escala para a determinação de volume e uma<br />
manômetro integrado para a leitura da pressão com uma<br />
válvula para ventilação e evacuação. Ao girar o botão<br />
giratório de ajuste, os êmbolos encontrados no cilindro<br />
podem ser movidos ao longo do eixo de rosca, podendo-se<br />
assim variar o volume. Deste modo pode-se produzir<br />
sobrepressão assim como pressão baixa. Dois anéis<br />
em O no êmbolo contêm o volume de ar, estes devem<br />
ser lubrificados com pequenas quantidades de óleo de<br />
silicone. Por razões de segurança, o cilindro de trabalho<br />
se encontra contido num outro cilindro de acrílico.<br />
Cilindro de trabalho:<br />
Comprimento: 300 mm<br />
Diâmetro: 40 mm (interno)<br />
Êmbolos: 30 mm x 40 mm Ø<br />
Escala:<br />
Comprimento: 250 mm<br />
Divisão: 5 mm<br />
Manômetro:<br />
Área de pressão: –10 N/cm² - 30 N/cm²<br />
Diâmetro: 100 mm<br />
11<br />
1 Manômetro<br />
2 Parafuso para a válvula de dosagem manual<br />
3 Cilindro de trabalho com cilindro de proteção<br />
4 Êmbolos com anéis em O<br />
5 Escala<br />
6 Botão giratório com eixo de rosca<br />
2. Utilização<br />
Para a experiência de comprovação da lei de <strong>Boyle</strong>-<br />
<strong>Mariotte</strong>, a qual afirma que para uma quantidade dada<br />
de gás mantida a uma temperatura constante, o produto<br />
do volume pela pressão é constante.<br />
O volume da coluna de ar calcula-se a partir do produto<br />
do diâmetro do cilindro pelo comprimento da coluna de<br />
ar. Sendo que o diâmetro é uma grandeza invariável, a<br />
variação do volume na experiência só é expressada pela<br />
variação do comprimento da coluna de ar.<br />
• Ventilar o cilindro girando o parafuso da válvula para<br />
a esquerda.<br />
• Ajustar o êmbolo sobre a marca dos 25 cm. Caso o<br />
êmbolo tenda a emperrar, o melhor é girá-lo para a<br />
esquerda e para a direita de modo que o anel em O<br />
entre em contato com o óleo de silicone.<br />
• Fechar a válvula. O indicador do manômetro indica a<br />
pressão inicial 1.<br />
• Antes de toda leitura da pressão, dar leves golpes<br />
com o dedo no manômetro para garantir que o indicador<br />
se encontra na posição correta.<br />
• Deslocar o êmbolo para 24 cm girando o botão giratório<br />
de ajuste, ler a nova medição de pressão e tomar<br />
nota.<br />
• Inscrever todos os valores num diagrama (ver ilustração).<br />
• Agir de forma correspondente quando se tratar de<br />
comprovar a lei no caso de pressão decrescente. Iniciar<br />
o ensaio com uma coluna de ar de 7 cm.<br />
®
Acima de 10 N/cm 2<br />
3. Exemplos de medição<br />
V p p x V<br />
25 10,0 250,0<br />
24 10,3 247,2<br />
23 10,8 248,4<br />
22 11,2 246,4<br />
21 12,0 252,0<br />
20 12,5 250,0<br />
19 13,2 250,8<br />
18 14,0 252,0<br />
17 15,0 255,0<br />
16 16,0 256,0<br />
15 17,0 255,0<br />
14 18,3 256,2<br />
13 19,8 257,4<br />
12 21,2 254,4<br />
11 23,2 255,2<br />
10 25,5 255,0<br />
9,0 28,5 256,5<br />
8,5 30,0 255,0<br />
Total 4552,5<br />
Valor médio 4552,5 / 18 = 252,9<br />
1% = 2,53<br />
2<br />
p(N/cm )<br />
10<br />
5<br />
0 7 10 15 20<br />
p > 10 N/cm²<br />
V<br />
25<br />
Abaixo 10 N/cm 2<br />
V p p x V<br />
7 10 70,0<br />
8 8,9 71,2<br />
9 7,9 71,1<br />
10 6,9 69,0<br />
11 6,1 67,1<br />
12 5,5 66,0<br />
13 5,1 66,3<br />
14 4,6 64,4<br />
15 4,5 67,5<br />
16 4,1 65,6<br />
17 3,5 59,5<br />
18 3,3 59,4<br />
19 3,1 58,9<br />
20 3,0 60,0<br />
21 2,9 60,9<br />
22 2,7 59,4<br />
23 2,5 57,5<br />
24 2,3 55,5<br />
25 2,1 52,5<br />
Total 1201,8<br />
Valor médio 1201,8 / 19 = 63,25<br />
1% = 0,63<br />
12<br />
<strong>3B</strong> Scientific GmbH • Rudorffweg 8 • 21031 Hamburg • Alemanha • www.3bscientific.com • Sob reserva de modificações técnicas<br />
p<br />
30<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
p < 10 N/cm²<br />
5 10 15 20 25<br />
V