Pelajaran Teach
Bolehkah Hukum Boyle meramalkan tekanan?
Gunakan pengukuran sebenar awal untuk meramalkan tekanan seterusnya, kemudian uji ramalan itu menggunakan percubaan picagari yang sama.
Kali pertama menggunakan LabsLand? Cipta akaun guru anda
Hasil pembelajaran
Menggunakan P1V1 = P2V2 untuk meramalkan tekanan pada tiga isi padu seterusnya.
Membandingkan ramalan dengan pengukuran menggunakan perbezaan mutlak dan ralat peratus.
Menilai model saintifik yang berguna tanpa menuntut kesepadanan sempurna.
Pratonton aktiviti pelajar
Kandungan aktiviti
Pratonton sahaja. Dalam sesi kelas, pelajar boleh mengisi jawapan dan menyerahkan hasil kerja mereka kepada guru.
Model mesti menghasilkan ramalan yang boleh diuji
7 min
Model saintifik menjadi lebih berguna apabila model itu bukan sekadar menerangkan perkara yang telah berlaku, tetapi menghasilkan ramalan yang boleh diuji. Hukum Boyle dapat melakukan perkara itu: daripada tekanan dan isi padu awal, hukum ini meramalkan tekanan selepas gas yang sama dimampatkan pada suhu yang hampir malar.
Hari ini anda tidak akan membina dua graf atau melengkapkan laporan panjang. Gunakan satu pengukuran awal, buat tiga ramalan berangka dan bandingkannya dengan pengukuran daripada percubaan sebenar yang sama.
Model ramalan
P_1V_1=P_2V_2
\qquad
P_2=\frac{P_1V_1}{V_2}
P1 dan V1 ialah tekanan dan isi padu awal. V2 ialah isi padu baharu, dan P2 ialah tekanan yang diramalkan.
Persamaan ideal menggunakan tekanan mutlak dan jumlah isi padu yang ditempati oleh gas, dengan jumlah gas yang sama pada suhu yang hampir malar. Sumber makmal yang tersedia tidak menyatakan sama ada paparan LabQuest menunjukkan tekanan mutlak atau tekanan tolok. Dalam aktiviti ini, gunakan tekanan yang dipaparkan dan isi padu pada skala picagari secara konsisten sebagai ukuran kerja. Gas dalam tiub atau penderia mungkin menambah isi padu yang tidak ditunjukkan pada skala picagari. Hal ini membantu menerangkan mengapa ujian ini bersifat anggaran dan bukannya padanan tepat dengan persamaan ideal.
Apakah yang anda jangkakan apabila ramalan dibandingkan dengan pengukuran sebenar?
Ukur titik permulaan dan buat ramalan
16 min
Gunakan picagari 60 mL, percubaan 1. Buka makmal dan berhenti pada bacaan awal 60 mL. Catat tekanan itu di bawah dan biarkan tab makmal terbuka. Sebelum meneruskan video, kira tekanan yang diramalkan pada 45, 30 dan 20 mL.
Titik permulaan anda
Salin nombor tekanan besar di sebelah kPa; nombor itu berwarna merah dalam antara muka semasa. Jika paparan menggunakan koma perpuluhan, gunakan titik perpuluhan dalam medan berangka.
Nota skrin makmal: pengenalan mungkin menyebut tekanan dan suhu. Dalam percubaan Boyle ini, isi padu picagari berubah, tekanan diukur dan suhu dianggap hampir malar.
Buka percubaan 1 dan biarkannya terbuka
Buka makmal dan pilih picagari 60 mL, percubaan 1.
Pada jeda pertama, baca
P1padaV1 = 60 mL.Kembali ke aktiviti ini tanpa menutup tab makmal.
Jangan teruskan dahulu: lengkapkan ketiga-tiga ramalan dalam jadual terlebih dahulu.
Apakah tekanan awal P1 yang anda perhatikan pada 60 mL?
Bagi setiap baris, kira tekanan yang diramalkan menggunakan P diramalkan = P1 × 60 ÷ isi padu baharu. Simpan hasil penuh kalkulator untuk perbandingan kemudian, tetapi masukkan setiap ramalan yang dibundarkan kepada 0.1 kPa. Lengkapkan ketiga-tiga ramalan sebelum kembali ke makmal; jangan ubah ramalan selepas melihat pengukuran.
Tiga ramalan sebelum mengukur
Kira dan catat ketiga-tiga ramalan sebelum meneruskan video.
| Isi padu baharu mL | Tekanan diramalkan kPa |
|---|---|
Uji ramalan menggunakan percubaan
12 min
Kembali ke tab makmal yang dibiarkan terbuka. Teruskan percubaan yang sama dan catat tekanan pada 45, 30 dan 20 mL. Kemudian lengkapkan perbezaan mutlak |diramalkan − diperhatikan| dan ralat peratus dalam setiap baris.
Bagi ujian bilik darjah ini, anggap ramalan hampir apabila ralat peratusnya tidak melebihi 5.0%. Kriteria relatif ini membolehkan perbandingan yang lebih adil antara aras tekanan yang berbeza. Ini ialah peraturan kerja yang telus, bukan spesifikasi ketepatan sejagat.
Teruskan tanpa menukar percubaan
Gunakan urutan percubaan 1 yang sama yang bermula pada 60 mL. Untuk meneruskan, gunakan butang sebenar Decrementar en 5 mL (bermaksud “kurangkan 5 mL”) dan baca tekanan sebelum mengurangkan isi padu sekali lagi. Jika anda menutup tab, buka semula percubaan 1 daripada bahagian sebelumnya, mulakan semula pada 60 mL dan ikuti urutan yang sama; jangan bertukar kepada percubaan 2 atau 3.
Bagi setiap baris, gunakan P1 yang disimpan untuk mengira semula P1 × 60 ÷ isi padu baharu dengan ketepatan penuh kalkulator. Jangan ubah ramalan dibundarkan yang dicatat di atas. Bandingkan nilai ramalan berketepatan penuh itu dengan bacaan tekanan untuk mengira perbezaan mutlak = |diramalkan − diperhatikan|, kemudian kira ralat peratus = perbezaan mutlak ÷ bacaan tekanan × 100. Bundarkan hanya nilai yang dilaporkan: perbezaan mutlak kepada 0.1 kPa dan ralat peratus kepada 0.1%. Gunakan peraturan 5.0% pada peratus yang belum dibundarkan.
Uji ramalan tanpa mengubahnya
Gunakan ramalan di atas tanpa mengubahnya. Tambahkan setiap pemerhatian, perbezaan mutlak dan ralat peratus.
| Isi padu baharu mL | Bacaan tekanan kPa | Perbezaan mutlak kPa | Ralat peratus % |
|---|---|---|---|
Apakah ralat peratus terbesar? Masukkan nilainya dan nyatakan isi padu serta perbezaan mutlak yang sepadan.
Isi padu manakah mempunyai ralat peratus terkecil? Nyatakan isi padu itu, gunakan kriteria 5.0% dan bandingkannya dengan baris ralat terbesar yang anda kenal pasti.
Nilai model, bukan satu nombor
10 min
Jangan jangkakan ketiga-tiga ramalan sepadan sama baik dengan pengukuran. Dalam aktiviti ini, ramalan memenuhi kriteria apabila ralat peratusnya ialah ≤ 5.0%. Ralat yang lebih besar tidak dengan sendirinya membuktikan bahawa Hukum Boyle salah atau menunjukkan punca perbezaan itu.
Antara penjelasan yang mungkin ialah:
- resolusi bacaan video atau tindak balas penderia;
- perubahan suhu atau kebocoran;
- gas di dalam tiub dan penderia yang isi padunya tidak ditunjukkan pada skala picagari.
Dengan hanya satu percubaan, penjelasan ini ialah hipotesis, bukan kesimpulan. Jika anda mencadangkan satu punca, gunakan bahasa berhati-hati seperti “mungkin disebabkan oleh...”.
Kira baris dalam jadual anda yang mempunyai ralat peratus ≤ 5.0%. Berapa baris? Pilih bilangan yang sepadan dengan ketiga-tiga baris.
Tulis tepat lima ayat, satu bagi setiap perkara:
1. Persamaan: tulis persamaan yang anda gunakan untuk mengira ramalan.
2. Semakan: pilih satu baris dan nyatakan isi padu, tekanan ramalan dan tekanan yang diperhatikan.
3. Perbandingan: nyatakan ralat peratus terkecil dan terbesar berserta isi padu masing-masing.
4. Hipotesis: cadangkan satu kemungkinan punca perbezaan dengan menggunakan bahasa berhati-hati seperti “mungkin”.
5. Keputusan: nyatakan bilangan baris yang mempunyai ralat ≤ 5.0% dan tentukan sama ada, dalam percubaan ini, model berguna pada semua baris, beberapa baris sahaja atau tiada baris.