Проектная работа на тему «Измерение объема и массы воздуха в квартире»
На уроках физики я узнал про существование атмосферного давления, а также про то, что воздух имеет определенную массу, и решил узнать, какой может быть масса окружающего нас воздуха. Поэтому целью своей работы я выбрал измерение объема и массы воздуха в квартире.
Исходя из цели, я поставил себе следующие задачи:
— измерить длину, ширину и высоту всех комнат,
— вычислить объем каждой комнаты,
— вычислить массу воздуха, содержащегося в комнатах.
1. Атмосферное давление
Атмосферным давлением называется давление атмосферы Земли на все предметы, находящиеся на ней. Атмосферой называется газовая оболочка, окружающая Землю (от греческих слов “атмос” – пар и “сфера” – шар). Со стороны Земли на воздух, как и на всякое другое тело, действует сила тяжести, а значит масса воздуха не равна нулю. Соответственно, если тело имеет какую-либо массу, то это тело оказывает давление. Для воздуха это давление называется атмосферным.
Чтобы на опыте показать действие атмосферного давления, потребуются стакан с водой и лист плотной бумаги. Бумагой необходимо накрыть стакан и перевернуть его, плотно прижимая бумагу. Теперь, подняв стакан за дно, бумага «приклеится» к стакану, и вода не будет вытекать. Происходит это под действием атмосферного давления. Из закона Паскаля мы знаем, что давление, оказываемое на жидкость или газ, передается во все стороны без изменений. Значит, на стакан и сверху, и снизу действует одинаковое давление – давление атмосферы. Именно поэтому вода из стакана не выливается, а остается в нем.
Первым, кто доказал существование атмосферного давления, был Эванжелиста Торричелли. Ученый проводил эксперименты со столбами воды и ртути, которые впоследствии привели к изобретению ртутного барометра – прибора для измерения атмосферного давления.
Также существование атмосферного давления на опыте было доказано немецким ученым Отто фон Герике. В своем эксперименте он использовал два металлических полушария, из которых был откачан воздух. Так как получившееся внутри давление было равным нулю, а давление снаружи равнялось давлению атмосферы, получилась огромная разница в давлениях, которая удерживала полушария вместе. Даже восемь пар лошадей не смогли оторвать эти полушария друг от друга.
2. Измерение объема и массы воздуха в квартире
Для того, чтобы найти объем комнат, необходимо было измерить ширину, длину и высоту каждой комнате. В моей квартире две большие комнаты – гостиная и зал, а также прихожая, ванная комната и кухня. Я измерил каждую комнату, после чего перемножил длину, ширину и высоту и получил объем каждой комнаты. Все полученные данные приведены в таблице.
Определить массу воздуха в вашей комнате при помощи уравнения менделеева клапейрона
Лабораторная работа №1 «Определение мссы воздуха в комнате»
Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.
Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей
Более 300 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения
Лабораторная работа № 1
Определение массы воздуха в аудитории
Цель: Научиться определять массу воздуха в кабинете, используя уравнение Менделеева — Клапейрона
Оборудование: рулетка, барометр-анероид, термометр
Теория. Для выполнения работы вам необходимо воспользоваться уравнение Менделеева Клайперона
где давление при нормальных условиях (Р) 760 мм. рт. ст. — 1105 Па, молярная масса воздуха (М) — 0, 029 кг/моль , газовая постоянная R = 8,31 Дж/(моль * К)
Порядок выполнения работы:
1. Найдите объем классной комнаты, для этого измерьте рулеткой длину (а), ширину ( b ) , высоту (Һ) кабинета. Воспользуйтесь формулой: V = abh
2. Используя термометр, определите температуру воздуха термометром, затем перевести в Кельвины .
3. Полученные значения величин занесите в таблицу 1.1 .
4. Сделайте вывод по выполненной работе
Что называют у равнением состояния?
Чему равен абсолютный ноль температуры по шкале Цельсия?
Какое явление называют тепловым равновесием? Находился ли газ в комнате в тепловом ра вновесии во время проведения опыт а, ответ обоснуйте?
Каким станет давление газа в кабинете, если температуру увеличить на 25 0 С? уменьшить на 15 0 С?
Краткое описание документа:
Лабораторная работа № 1
Определение массы воздуха в аудитории
Цель: Научиться определять массу воздуха в кабинете, используя уравнение Менделеева — Клапейрона
Оборудование: рулетка, барометр-анероид, термометр
Теория. Для выполнения работы вам необходимо воспользоваться уравнение Менделеева Клайперона
где давление при нормальных условиях (Р) 760 мм. рт. ст. — 1105 Па, молярная масса воздуха (М) — 0, 029 кг/моль , газовая постоянная R = 8,31 Дж/(моль * К)
Порядок выполнения работы:
1. Найдите объем классной комнаты, для этого измерьте рулеткой длину (а), ширину ( b ) , высоту (Һ) кабинета. Воспользуйтесь формулой: V = abh
2. Используя термометр, определите температуру воздуха термометром, затем перевести в Кельвины .
3. Полученные значения величин занесите в таблицу 1.1 .
4. Сделайте вывод по выполненной работе
Что называют у равнением состояния?
Чему равен абсолютный ноль температуры по шкале Цельсия?
Какое явление называют тепловым равновесием? Находился ли газ в комнате в тепловом ра вновесии во время проведения опыт а, ответ обоснуйте?
Каким станет давление газа в кабинете, если температуру увеличить на 25 0 С? уменьшить на 15 0 С?
Курс повышения квалификации
Дистанционное обучение как современный формат преподавания
- Сейчас обучается 867 человек из 78 регионов
Курс повышения квалификации
Педагогическая деятельность в контексте профессионального стандарта педагога и ФГОС
- Сейчас обучается 52 человека из 24 регионов
Курс профессиональной переподготовки
Физика: теория и методика преподавания в образовательной организации
- Сейчас обучается 366 человек из 73 регионов
«Профессиональный имидж педагога: стереотипы и методы их преодоления»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
«Мотивация здорового образа жизни. Организация секций»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
- Для всех учеников 1-11 классов
и дошкольников - Интересные задания
по 16 предметам
Дистанционные курсы для педагогов
Самые массовые международные дистанционные
Школьные Инфоконкурсы 2022
33 конкурса для учеников 1–11 классов и дошкольников от проекта «Инфоурок»
Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:
5 840 201 материал в базе
Ищем педагогов в команду «Инфоурок»
Другие материалы
- 19.02.2017
- 1471
- 3
- 19.02.2017
- 532
- 0
- 19.02.2017
- 503
- 1
- 19.02.2017
- 1468
- 15
- 19.02.2017
- 410
- 6
- 19.02.2017
- 778
- 11
- 19.02.2017
- 659
- 1
Вам будут интересны эти курсы:
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.
Добавить в избранное
- 19.02.2017 15417
- DOCX 39.8 кбайт
- 79 скачиваний
- Рейтинг: 4 из 5
- Оцените материал:
Настоящий материал опубликован пользователем Жумабекова Эльмира Батырхановна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Автор материала
- На сайте: 5 лет и 7 месяцев
- Подписчики: 0
- Всего просмотров: 25491
- Всего материалов: 6
Московский институт профессиональной
переподготовки и повышения
квалификации педагогов
Дистанционные курсы
для педагогов
663 курса от 690 рублей
Выбрать курс со скидкой
Выдаём документы
установленного образца!
Учителя о ЕГЭ: секреты успешной подготовки
Время чтения: 11 минут
Опубликовано расписание ОГЭ 2022
Время чтения: 1 минута
Около 20% детей до 15 лет не воспринимают прочитанную информацию
Время чтения: 1 минута
Российские школьники начнут изучать историю с первого класса
Время чтения: 1 минута
Минпросвещения рекомендует школьникам сдавать телефоны перед входом в школу
Время чтения: 1 минута
Онлайн-конференция о профессиональном имидже педагога
Время чтения: 2 минуты
С 1 сентября в российских школах будут исполнять гимн России
Время чтения: 1 минута
Подарочные сертификаты
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4
«ОПРЕДЕЛНИЕ ПРИ ПОМОЩИ НЕОБХОДИМЫХ ИЗМЕРЕНИЙ И РАСЧЕТОВ МАССЫ ВОЗДУХА В КЛАССНОЙ КОМНАТЕ»
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: определить массу воздуха, используя формулу, полученную из уравнения Менделеева – Клапейрона.
ОБОРУДОВАНИЕ: барометр, термометр, метровая лента.
Ход работы:
1. При помощи барометра определите давление воздуха в классной комнате (нормальное атмосферное давление: ).
2. Определите температуру воздуха в помещении при помощи термометра. (Перевести температуру по шкале Цельсия в абсолютную температуру по шкале Кельвина: ).
3. Определите объем помещения. Измерить длину , ширину и высоту кабинета и вычислить объем по формуле: (м 3 ).
4. Используя уравнение Менделеева – Клапейрона: ,
мы можем получить формулу для расчета массы воздуха: , где — универсальная газовая постоянная,
— молярная масса воздуха.
5. Оформите работу в виде задачи.
6. Сделайте вывод по работе.
7. Ответьте на вопросы:
1. Какова связь между абсолютной температурой и температурой, измеренной по шкале Цельсия?
2. Что называют уравнением состояния?
3. Какая форма уравнения состояния содержит больше информации: уравнение Клапейрона или уравнение Менделеева – Клапейрона?
4. Для чего нужно уравнение состояния идеального газа?
5. Используя уравнение состояния идеального газа, получите математическое выражение связи между макроскопическими параметрами (поочередно для постоянного значения T, V, p). Массу и химический состав газа считайте неизменными.
6. Как поддерживать изохорный процесс в газе?
А) Поддерживать постоянную температуру; Б) Очень быстро нагревать; В) Очень быстро охлаждать; Г) При всех изменениях состояния газ должен находиться в герметично закрытом сосуде.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Как рассчитать массу воздуха в комнате с помощью простой формулы
Содержание:
Для того чтобы выполнить такое задание, необходимо вспомнить молекулярно-кинетическую теорию и уравнение состояния идеального газа, которое больше известно как уравнение Менделеева – Клапейрона. В некоторых источниках из всемирной сети можно встретить упрощенные способы решения такой задачи. Но они обычно не учитывают некоторые физические свойства воздушной массы, которая заполняет соответствующий объем.
Краткое теоретическое обоснование
Поскольку изучаемый предмет – это физика, то будем оперировать чисто физическими законами. Воздух представляет собой смесь различных газов. Как следует из теории термодинамики, состояние любого газа можно описать, используя три физических параметра:
Эти параметры всегда неразрывно связаны таким образом, что каждый отдельно взятый из них определенным образом зависит от оставшихся двух. Это функциональная зависимость, которая может быть записана в виде:
Французским ученым Б. Клапейроном была установлена закономерность, которая применима к любому идеальному газу:
Знаменитый русский исследователь Д.И. Менделеев применил к вышеприведенному уравнению хорошо известный закон Авогадро и получил уравнение, которое впоследствии стало носить имя Менделеева – Клапейрона:
pV = \frac RT, где
- m – масса газа,
- М – молярная масса газа,
- R – константа, которую называют универсальной газовой постоянной,
R = 8,31 Дж/моль ∙ К.
Используя уравнение состояния идеального газа, можно решать несколько типов задач по термодинамике:
- находить один из параметров, если известны два других, характеризующих идеальный газ;
- устанавливать функциональные зависимости между тремя параметрами;
- определять состояние системы во время совершения работы и таким образом исследовать тепловые процессы.
Что такое идеальный газ
В предыдущем разделе мы не раз упомянули термин «идеальный газ». Поэтому немного расскажем о том, что это такое. Идеальным считается газ, если для него выполняются следующие предположения.
- Молекулы газа не вступают во взаимодействие между собой, то есть между ними не отмечаются взаимные столкновения. Последние возможны только со стенками сосуда, который заполнен данным газом.
- Между молекулами отсутствует любое взаимодействие на расстоянии, а столкновение со стенками сосуда носит упругий характер.
Таким образом идеальным газом можно считать некую теоретическую модель, которая принята для изучения термодинамики в физике. Окружающий нас атмосферный воздух по своим физическим характеристикам вполне может считаться идеальным газом.
Как найти массу воздуха в комнате. Пример решения задачи
Комната имеет размеры 3,5 на 5 м, высотой 3,2 м. Необходимо определить массу воздуха, который ее заполняет при температуре 18°С и атмосферном давлении 745 мм рт. столба.
Для начала переведем все известные из условия физические величины в единицы системы СИ.
Атмосферное давление 745 мм рт. ст. = 99 325 Па.
Температуру переводим в градусы Кельвина Т = 273,15 + 18 = 291,15 К.
Определим объем помещения, который будет равный V = 3,5 ∙ 5 ∙ 3,2 = 56 м 3 .
Молярную массу воздуха принимаем М = 0,029 кг/моль.
Формула массы воздуха в комнате может быть получена из уравнения состояния идеального газа:
Как определить массу воздуха в комнате?
Человек редко обращает внимание на то, что окружает нас повседневно. Так, например, трудно представить себе силу атмосферного давления, хотя на самом деле она очень велика. Также невозможно вообразить, что воздух имеет какую-то плотность и вес. Раз уж что-то имеет, то почему бы не определить сколько именно? Интересно будет решить задачу, как определить массу воздуха в простой квартирной комнате.
Как известно, масса определяется путём перемножения двух скалярных величин — объёма и плотности. Ёмкость комнаты можно вычислить, если измерить все три параметра, которые определяют её размер, то есть длину, ширину и высоту. Вообще говоря, масса как физическая величина может зависеть и от внешних факторов. Здесь играет роль и температура воздуха, и его влажность, и его давление.
Поэтому стоит прибегнуть к единым стандартам и взять значение плотности воздуха при нормальных условиях. Такие условия представляют из себя 20 градусов по Цельсию, 760 миллиметров ртутного столба (1 атмосфера) и влажность 50 процентов. Далее необходимо воспользоваться помощью таблицы плотностей веществ, которую можно взять в библиотеке или на многих страничках интернета. Также таблица плотности поможет решить вопрос как найти массу ядра атома.
Итак, средняя плотность воздуха составляет 1,2 килограмма на метр кубический. Теперь в качестве примера следует взять комнату шириной 4 метра, длиной 5 метров и высотой в 2,5. Чтобы вычислить объём такого помещения, нужно перемножить все 3 параметра: 4 * 5 * 2,5 = 50 кубометров. Важно учесть и тот факт, что вычисления проводятся в безветренном помещении, ведь задача как найти массу зная скорость носит немного другой характер решения.
Перемножая плотность на объём, получается 50 * 1,2 = 60 килограммов. Вот так вот. Кажется, что в комнате абсолютно ничего нет, но на самом деле в ней вещества столько же, сколько и в теле взрослого человека. А если представить сколько воздуха в целой квартире? Или в большом ангаре? Или во всей атмосфере Земли? Но для всей атмосферы нужно ещё решить проблему как рассчитать массу вещества постороннего, ведь в открытом воздухе полно грязи и тяжёлых примесей.
У любого человека может возникнуть вопрос: а почему мы не ощущаем всей тяжести воздуха? Ответ очень прост: у человека имеется собственно внутренне давление, которое балансирует с давлением атмосферы. Именно поэтому в космосе людям нужен специальный скафандр, ведь без него их может попросту разорвать от собственной силы.
Измерьте объём комнаты в вашей квартире и вычислите массу и вес воздуха в ней
Измерьте объём комнаты в вашей квартире и вычислите массу и вес воздуха в ней, считая, что его плотность равна 1,29 кг/м 3 .
Ответ
Чтобы вычислить объем комнаты, нужно знать длину, высоту и ширину комнаты. Пусть они будут равны 5 м, 3 м и 4 м соответственно.
Тогда объем комнаты равен:
V = abc = 5 м ⋅ 3 м ⋅ 4 м = 60 м 3
По условию нам известна плотность воздуха, значит мы без труда найдем массу:
m = 1,29 кг/м 3 ⋅ 60 м 3 = 77,4 кг
Найдем вес воздуха:
P = 77,4 кг ⋅ 10 Н/кг = 774 Н
Ответ:
m = 74 кг
P = 774 Н