Pelajaran Teach
Hukum Boyle: tekanan dan isi padu daripada larian picagari sebenar
Murid menggunakan makmal jauh Boyle UNED untuk membaca tekanan daripada video sebenar, mengira PV dan 1/V, serta menentukan sama ada tekanan berkadar songsang dengan isi padu.
Kali pertama menggunakan LabsLand? Cipta akaun guru anda
Hasil pembelajaran
Menggunakan video sebenar makmal jauh Boyle untuk mengumpul bukti tekanan-isi padu.
Mengira 1/V dan PV dengan unit isi padu dan tekanan yang konsisten.
Membandingkan graf tekanan-isi padu yang melengkung dengan graf tekanan lawan 1/V yang linear.
Menggunakan bacaan picagari 60 mL secara langsung untuk menilai sejauh mana PV kekal malar.
Menjelaskan ketidakpastian data sebenar tanpa terlalu cepat menolak model hukum gas.
Menulis kesimpulan dakwaan-bukti-penaakulan tentang hubungan gas yang songsang.
Pratonton aktiviti pelajar
Kandungan aktiviti
Pratonton sahaja. Dalam sesi kelas, pelajar boleh mengisi jawapan dan menyerahkan hasil kerja mereka kepada guru.
Ramalkan corak songsang
8 min
Hukum Boyle menyatakan bahawa bagi sejumlah gas yang tetap pada suhu hampir malar, tekanan dan isi padu sepatutnya mempunyai hubungan songsang. Ini tidak bermakna tekanan dan isi padu membentuk garis lurus apabila diplot secara terus. Model lebih mudah diuji apabila tekanan diplot lawan 1/V, dan hasil darab PV sepatutnya kekal hampir malar.
Dalam aktiviti ini, tekanan bermaksud daya tolakan gas pada dinding picagari, diukur dalam kPa. Isi padu ialah ruang yang ditempati gas dalam picagari, diukur dalam mL. Apabila isi padu berkurang, gas yang sama dimampatkan ke dalam ruang yang lebih kecil. Oleh itu, zarah lebih kerap berlanggar dengan dinding dan tekanan meningkat.
Hubungan songsang bermaksud satu pemboleh ubah meningkat sementara satu lagi berkurang mengikut pola yang boleh diramal. Bagi Hukum Boyle, ujian yang berguna bukan sekadar "adakah tekanan meningkat?", tetapi "adakah tekanan meningkat kira-kira mengikut 1/V, dan adakah PV kekal hampir malar?"
Skrin pemerhatian Boyle yang sebenar
Nilai tekanan dibaca daripada paparan LabQuest dalam video. Isi padu ditentukan oleh tetapan picagari dan setiap langkah pengurangan.
Model yang hendak diuji
PV \approx \text{malar}
\qquad
P \propto \frac{1}{V}
Sebelum membuka makmal, ramalkan apa yang berlaku kepada tekanan apabila isi padu picagari berkurang. Jawapan anda mesti menyebut suhu tetap, perlanggaran zarah atau pemampatan, serta sebab hubungan itu songsang dan bukannya langsung.
Graf manakah yang sepatutnya paling hampir linear jika Hukum Boyle ialah model yang baik?
Gunakan video picagari dengan teliti
12 min
Mula-mula, anda akan membuat latihan ringkas untuk mengenal paparan, jeda dan butang yang mengurangkan isi padu. Semasa kemasukan pertama ini, anda belum perlu menyalin keseluruhan siri atau melengkapkan jadual yang dinilai. Pengumpulan data bermula dalam fasa seterusnya, apabila anda membuka makmal sekali lagi dan memasukkan setiap tekanan terus ke dalam jadual TEACH.
Catatan tentang perkataan pada antara muka
Pengenalan makmal mungkin menyebut tekanan dan suhu. Untuk larian Boyle ini, tumpukan pada perkara yang benar-benar anda kawal dan perhatikan: isi padu picagari berubah, tekanan dibaca daripada paparan LabQuest, dan suhu dianggap hampir malar.
Aliran kerja makmal
Video akan dijeda supaya anda boleh membaca tekanan sebelum menekan butang pengurangan sekali lagi. Dalam larian latihan ini, anda akan membiasakan diri dengan prosedur; semasa kemasukan kedua, anda akan merekodkan siri penuh.
Buka makmal Boyle untuk latihan
Buka makmal Boyle dengan butang makmal dalam aktiviti ini.
Pilih picagari 60 mL.
Mulakan pemerhatian dan kenal pasti tekanan stabil pertama pada paparan LabQuest. Untuk latihan ini, memadai dengan membacanya; anda tidak perlu menyimpannya pada helaian berasingan.
Teruskan melalui dua jeda. Pada setiap jeda, semak isi padu yang sepadan dengan bacaan, kemudian tekan butang berlabel
Decrementar en 5 mL(kurangkan sebanyak 5 mL).Berlatih memainkan semula bahagian yang dijeda atau mengambil tangkapan skrin jika nilai sukar dibaca. Kemudian kembali ke TEACH; anda akan mengumpul siri lengkap dalam fasa seterusnya.
Rancangan manakah yang akan menghasilkan jadual tekanan-isi padu yang berguna?
Tulis rancangan dua ayat untuk mengumpul data tekanan yang boleh dibaca. Nyatakan cara anda menggunakan jeda video dan tindakan anda jika nilai tekanan sukar dibaca.
Rekod dan proses bukti tekanan-isi padu
16 min
Sekarang buka makmal untuk kali kedua: inilah larian pengumpulan data. Anda tidak memerlukan helaian berasingan. Jadual TEACH di bawah ialah tempat untuk menyimpan bacaan. Isi padunya sudah diisi; setiap baris sepadan dengan satu jeda video, daripada 60 mL hingga 20 mL.
Semasa larian, masukkan setiap tekanan dalam baris isi padu yang betul sebelum menekan butang Decrementar en 5 mL sekali lagi. Kemudian kira 1/V dengan membahagikan 1 dengan isi padu, dan PV dengan mendarabkan tekanan dengan isi padu. Paparan LabQuest mungkin menggunakan koma perpuluhan, contohnya 85,79 kPa; masukkan nilai itu sebagai 85.79 dalam medan nombor. Jika tekanan sukar dibaca, mainkan semula bahagian yang dijeda atau nyatakan masalah itu dalam lajur catatan—jangan mereka-reka nombor.
Buka makmal sekali lagi untuk mengumpul data
Buka makmal sekali lagi dan pilih picagari 60 mL.
Mulakan larian pada 60 mL. Pastikan aktiviti ini masih boleh dicapai supaya anda dapat kembali ke jadual.
Pada bacaan awal dan setiap jeda, masukkan tekanan terus ke dalam baris isi padu yang sepadan.
Hanya selepas menyimpan bacaan, kembali ke makmal dan tekan butang
Decrementar en 5 mL(kurangkan sebanyak 5 mL). Teruskan hingga 20 mL.Gunakan lajur catatan bagi bacaan yang perlu dimainkan semula atau masih tidak jelas.
Jadual bukti Boyle
Rekod bacaan tekanan daripada paparan LabQuest untuk larian 60 mL. Kira 1/V dan PV bagi setiap baris yang lengkap. Gunakan lajur catatan untuk baris yang sukar dibaca.
| Langkah | Isi padu mL | Tekanan kPa | 1/V 1/mL | PV kPa mL | Catatan bacaan |
|---|---|---|---|---|---|
Semak jadual data anda. Nyatakan julat isi padu, julat tekanan dan satu bacaan tekanan yang paling anda ragui. Terangkan mengapa bacaan itu kurang pasti.
Pilih satu baris pertengahan daripada jadual anda dan kira hasil darab PV dalam kPa mL. Masukkan nilai angka dan terangkan pengiraan anda.
Grafkan hubungan songsang
14 min
Data tekanan-isi padu yang sama boleh menceritakan dua corak. P lawan V sepatutnya melengkung ke bawah. P lawan 1/V sepatutnya lebih hampir kepada garis lurus. Itulah sebab pilihan graf penting.
Untuk menghasilkan graf, gunakan lajur isi padu, tekanan dan 1/V dalam jadual. Bina dua graf serakan daripada jadual yang sama: P lawan V dan P lawan 1/V. Dalam graf kedua, letakkan 1/V pada paksi mengufuk dalam 1/mL dan tekanan P pada paksi menegak dalam kPa. Anda boleh membina graf dalam hamparan, pada kertas atau dengan alat graf lain.
Contoh corak graf 60 mL
Contoh ini menunjukkan corak yang perlu dicari. Titik anda mungkin tidak sama, tetapi P lawan 1/V sepatutnya lebih hampir kepada garis lurus berbanding P lawan V.
Graf Boyle anda
Lampirkan hamparan atau PDF, tambah rujukan imej jika anda melukis graf pada kertas, atau huraikannya dalam teks. Sertakan butiran yang mencukupi supaya guru dapat mengenal pasti nilai yang digunakan dan menilai sama ada P lawan 1/V hampir linear.
Huraikan graf anda. Namakan paksi bagi graf P lawan 1/V, nyatakan bahawa data datang daripada jadual anda, dan bandingkan bentuk graf P lawan V dengan graf P lawan 1/V.
Bandingkan P lawan V dengan P lawan 1/V. Graf manakah yang lebih menyokong Hukum Boyle, dan mengapa?
Nilai sisihan data sebenar secara saintifik
8 min
Data sebenar tidak perlu sempurna untuk menyokong sesuatu model. Dalam larian picagari 60 mL, kebanyakan hasil darab PV sepatutnya berada dalam julat yang serupa, tetapi satu baris mungkin berbeza lebih banyak daripada yang lain. Perbezaan itu boleh berpunca daripada kesukaran membaca, tingkah laku penderia atau pergerakan berhampiran titik akhir yang paling mampat.
Pilih baris dalam jadual anda yang paling kurang menepati PV malar. Terangkan cara anda mengenal pasti baris itu dan berikan satu sebab munasabah mengapa nilainya mungkin berbeza daripada yang lain.
Buat dakwaan saintifik
10 min
Jawapan akhir anda tidak seharusnya hanya menyatakan "tekanan meningkat". Jawapan itu perlu menerangkan sebab hubungannya songsang, bukti yang menyokongnya dan ketidakpastian yang masih ada.
Tulis kesimpulan dakwaan-bukti-penaakulan. Gunakan jadual anda, PV dan graf P lawan 1/V untuk menentukan sama ada makmal Boyle sebenar menyokong Hukum Boyle.
Dalam satu ayat, terangkan perbezaan antara "data menyokong Hukum Boyle" dengan "data adalah sempurna".
Bandingkan hasil kelas
12 min
Jika kelas anda berkongsi hasil, bandingkan larian 60 mL daripada kumpulan yang berlainan. Jika anda belajar sendirian, gunakan fasa ini untuk merenung secara ringkas baris yang ingin anda ulang. Perbandingan yang penting bukanlah kumpulan yang memperoleh tekanan tertinggi, tetapi data yang memberikan bukti model songsang paling kukuh.
Perbandingan larian Boyle sekelas
Setiap kumpulan menyumbang satu baris ringkasan selepas melengkapkan grafnya.
| Kumpulan | Julat isi padu | Julat PV | Penilaian graf |
|---|---|---|---|
Bayangkan anda mengulangi larian 60 mL untuk meningkatkan mutu data. Adakah anda akan memberikan perhatian khusus kepada keseluruhan larian, satu bacaan pertengahan tertentu atau titik akhir yang paling mampat? Pilih satu dan wajarkannya dengan menggunakan baris yang paling tidak pasti atau nilai PV yang paling tidak konsisten dalam jadual anda.