IEPhO 2019, Експеримент, 11. клас — Задача 1.1
International Experimental Physics Olympiad – 2019, Belarus. Первый тур, 11-1. Неизвестный газ
Внимание!
В задаче не требуется оценка погрешностей!
Внимание! Не распыляйте газ в аудитории и не вдыхайте его! Прокручивание шестеренки на зажигалке более чем на три оборота приводит к неконтролируемому выбросу газа!
Задание
Вам выдана зажигалка, внутри которой находится неизвестное вещество (сжиженный газ). Подача газа производится нажатием на маленький рычаг, присоединенный к соплу зажигалки. Скорость подачи газа регулируется черной шестеренкой.
Условие
Оцените давление насыщенного пара вещества в зажигалке при комнатной температуре.
Отговори
2.2 атм
Давление насыщенного пара в зажигалке по официальному решению (манометр с капелькой воды, закон Бойля-Мариотта).
Решение
Для оценки давления внутри зажигалки соберем газовый манометр. Закроем один конец выданной трубки при помощи зажима, а на другом конце поместим капельку воды. Для этого достаточно пережать трубку пальцем, погрузить ее под воду и освободить. Измерим расстояние от капельки до закрытого зажимом конца трубки . Подключим конец с капелькой к зажигалке. Это приведет к смещению капельки. В новом положении длина столба воздуха между закрытым концом трубки и капелькой станет равной . Считая, что процесс смещения капельки изотермический, из закона Бойля-Мариотта получим:
Примечания
- Для измерения масс тел, не помещающихся на платформе весов, используйте стакан (без воды) с гайками на дне для его устойчивости. Кнопка "TARE" позволяет принять массу лежащего на весах груза за ноль.
- Считайте известной молярную массу воздуха .
- Считайте плотность резины, из которой изготовлен шарик, равной плотности воды.
- Диффузией воздуха через стенки шарика можно пренебречь.
- Комнатную температуру вам сообщат организаторы в начале тура.
Оборудование
Зажигалка с неизвестным сжиженным газом, воздушный шарик массой с впускной системой, иголка с силиконовой трубкой для соединения зажигалки и шарика, линейка, весы, кружка с водой, стакан 0.5 л без воды, гайки, секундомер.
Оригинал в Архива: 11_1_gas.pdf