Z196 - Demonstracja prawa Boyle’a-Mariotte’a

Kompaktowy zestaw pozwala na ilościową demonstrację prawa Boyle'a-Mariotte'a: ciśnienie powietrza sprężanego w strzykawce wzrasta, co wyraźnie można zobaczyć na dużym manometrze, dokonując przy tym również pomiarów: objętości gazu i jego ciśnienia.

Budowa/Opis techniczny:
Zestaw po wyjęciu z pudełka należy złożyć, co polega na włożeniu strzykawki w gumowy korek, połączony z manometrem, po wcześniejszym wysunięciu jej tłoka do żądanej pozycji. Wysokość zestawu wtedy to ok. 30 cm. Na plastikowej podstawie o wymiarach 20 cm x 12 cm x 2 cm znajduje się manometr o średnicy 10 cm i skali od 0 atm do 4 atm co 0,1 atm, wskazujący ciśnienie bezwzględne powietrza. Manometr połączony jest kanałem o niewielkiej objętości z gumowym gniazdem na strzykawkę.

Działanie:
Aby zaprezentować prawo Boyle'a-Mariotte'a umieszczamy strzykawkę, zawierającą satysfakcjonującą nas objętość powietrza, w gumowym gnieździe i rozpoczynamy sprężanie gazu (zwiększanie jego ciśnienia) przez zmniejszenie objętości, obserwując wskazanie manometru.
Przy powolnym ruchu tłoka, kiedy powietrze wewnątrz strzykawki ma czas na wymianę energii w formie ciepła z otoczeniem, mamy do czynienia z przemianą izotermiczną i jego ciśnienie bezwzględne będzie odwrotnie proporcjonalne do objętości.
Doświadczenie to wykonane przy szybkim wciśnięciu tłoka, czyli ograniczonej możliwości pozbycia się naddatku energii wewnętrznej, daje symulację przemiany adiabatycznej.
Doświadczenie można prowadzić oczywiście i w drugą stronę, zamykając początkowo niewielką objętość powietrza w strzykawce i następnie rozprężając je.

Przykładowe wykorzystanie pomocne w realizacji podstawy programowej:
IV etap edukacyjny, zakres rozszerzony, punkt 5., podpunkt 2) „uczeń opisuje przemianę izotermiczną, izobaryczną i izochoryczną" oraz podpunkt 5) „uczeń stosuje pierwszą zasadę termodynamiki, odróżnia przekaz energii w formie pracy od przekazu energii w formie ciepła".