Pelajaran Teach
Gay-Lussac: mengapa skala kelvin penting
Perhatikan eksperimen sebenar dan bandingkan hasil apabila P/T menggunakan suhu dalam darjah Celsius dan kelvin.
Kali pertama menggunakan LabsLand? Cipta akaun guru anda
Hasil pembelajaran
Menukar suhu Celsius kepada kelvin dalam data makmal sebenar.
Mengira dan membandingkan beberapa nilai P/T(K).
Menerangkan sebab nisbah hukum gas menggunakan suhu mutlak.
Pratonton aktiviti pelajar
Kandungan aktiviti
Pratonton sahaja. Dalam sesi kelas, pelajar boleh mengisi jawapan dan menyerahkan hasil kerja mereka kepada guru.
Skala mengubah makna
5 min
Adakah gas pada 40 °C “dua kali lebih panas” daripada gas pada 20 °C? Tidak. Skala Celsius meletakkan 0 °C pada titik yang berkaitan dengan air; mengalihkan sifar itu tidak akan mengubah keadaan fizikal gas. Sebenarnya, 20 °C dan 293.15 K menerangkan suhu yang sama.
Perbezaan ini penting apabila kita menggunakan nisbah. Dalam hukum Gay-Lussac, tekanan dan suhu dibandingkan melalui P/T. Supaya nisbah itu mempunyai makna fizikal, suhu mesti diukur daripada sifar yang bukan sekadar pilihan konvensional. Skala kelvin bermula pada had suhu terendah, 0 K. Oleh itu, skala ini membolehkan kita membandingkan suhu mutlak, sedangkan “dua kali ganda darjah Celsius” tidak bermaksud dua kali ganda suhu mutlak.
Dua kumpulan kini akan menganalisis bekas dipanaskan yang sama. Satu kumpulan akan mengira nisbah menggunakan Celsius, manakala kumpulan lain menggunakan kelvin. Anda akan menyemak kadar perubahan setiap hasil dan menggunakan data makmal untuk menentukan skala yang lebih baik mewakili hubungan tekanan-suhu.
Daripada Celsius kepada kelvin
Gunakan rajah ini sebagai peringatan penukaran. Setiap pasangan tanda mewakili suhu yang sama pada kedua-dua skala. Dalam jadual, gunakan K = °C + 273.15.
Model ideal menganggap P/T(K) malar. Apakah ramalan anda bagi bacaan sebenar?
Wajarkan pilihan anda dalam satu ayat. Anda boleh merujuk kepada model ideal atau ketidakpastian dalam pengukuran sebenar.
Perhatikan sumber data
12 min
Buka makmal dan perhatikan pemanasan sampel etanol yang sama pada isi padu tetap. Sebelum bermula, sediakan dua baris pada kertas atau dalam catatan, dengan lajur masa, suhu dan tekanan. Hampir 00:30 dan 03:30, rekod suhu dalam °C dan tekanan dalam kPa, kemudian tukarkan kedua-dua suhu kepada kelvin. Aktiviti ini turut menyediakan baris daripada eksperimen yang sama untuk perbandingan.
Buka makmal Gay-Lussac
Sampel tertutup sentiasa mengandungi jumlah keseluruhan etanol yang sama, dan bekas mengekalkan isi padu tetap. Model ideal juga menganggap jumlah dalam fasa gas tetap; makmal merekodkan suhu dan tekanan, bukannya jumlah dalam setiap fasa.
Buka makmal melalui butang makmal aktiviti ini.
Pada tab konfigurasi
2 - Configuración, pilih satu-satunya sampel yang tersedia,0.014 moles ethanol #1, iaitu 0.014 mol etanol.Pilih
Comenzar a observaruntuk memulakan satu pemerhatian, yang mengambil masa kira-kira 4 minit. Pada tab3 - Observación, perhatikan videoVista principaldan rekod suhu serta tekanan anggaran pada masa yang dinyatakan dalam jadual berikut.Kembali ke TEACH dan lengkapkan jadual sebelum meneruskan analisis.
Bacaan makmal
Masa telah disediakan. Salin bacaan yang diperhatikan ke dalam lajur °C dan kPa; unit ditunjukkan pada tajuk lajur. Kemudian, tukarkan setiap suhu kepada K dan bundarkan kepada satu tempat perpuluhan. Akhir sekali, kira setiap P/T(K) dan kekalkan empat tempat perpuluhan.
| Masa eksperimen (min:s) | Suhu °C | Tekanan kPa | Suhu K | P/T(K) kPa/K |
|---|---|---|---|---|
Selepas melengkapkan jadual, apakah yang anda perhatikan apabila membandingkan dua nilai P/T(K)?
Bandingkan nisbah
13 min
Senarai ini mengandungi tiga titik rujukan yang telah dikira daripada eksperimen yang sama. Suhu Celsius dibundarkan kepada satu tempat perpuluhan terlebih dahulu, kemudian 273.15 ditambah dan suhu kelvin dibundarkan kepada satu tempat perpuluhan; P/T ditunjukkan hingga empat tempat perpuluhan. Gunakan senarai ini sebagai rujukan. Dua nisbah anda sendiri masih merupakan nilai yang dikira daripada bacaan makmal.
Data rujukan
- Pengukuran 1: T = 23.9 °C = 297.1 K; P = 87.76 kPa; P/T = 0.2954 kPa/K.
- Pengukuran 41: T = 34.9 °C = 308.1 K; P = 91.36 kPa; P/T = 0.2965 kPa/K.
- Pengukuran 61: T = 44.6 °C = 317.8 K; P = 95.48 kPa; P/T = 0.3004 kPa/K.
Pengiraan Celsius. Lengkapkan format ini: Nisbah awal = ___ kPa/°C; nisbah akhir = ___ kPa/°C; perubahan relatif = ___ %. Gunakan 87.76 / 23.9, 95.48 / 44.6 dan |akhir − awal| / awal × 100. Bundarkan nisbah kepada dua tempat perpuluhan dan peratus kepada satu tempat perpuluhan.
Perubahan kelvin. Gunakan nisbah pertama dan terakhir dalam senarai rujukan untuk mengira |akhir − awal| / awal × 100. Tunjukkan operasi dan peratus, dibundarkan kepada satu tempat perpuluhan.
Skala suhu manakah menghasilkan nisbah yang dikira dengan lebih stabil?
Wajarkan pilihan sebelumnya dengan membandingkan perubahan relatif yang anda kira menggunakan Celsius dengan perubahan yang dikira menggunakan kelvin daripada senarai rujukan. Jangan kira semula.
Tentukan skala yang lebih baik mewakili hubungan
8 min
Anda telah mengira nisbah menggunakan dua skala yang mewakili suhu yang sama tetapi meletakkan sifar pada titik yang berbeza. Gunakan kestabilan nisbah dan kedudukan sifar setiap skala untuk membina kesimpulan. Hadkan jawapan kepada perbandingan skala suhu; perbezaan kecil antara bacaan sebenar bermaksud anda tidak sepatutnya mendakwa bahawa nisbah itu malar tepat.
Kesimpulan. Dalam dua atau tiga ayat, nyatakan skala yang sesuai untuk hukum itu dan terangkan sebab sifar fizikalnya penting. Gunakan sekurang-kurangnya satu peratus sebagai bukti.
Bandingkan hasil dua nisbah P/T(K) anda dengan ramalan awal. Apakah yang anda lakukan terhadap ramalan itu?