Лабораторная работа
"Измерение атмосферного давления"

Цель работы: определить атмосферное давление.
Приборы и материалы: стеклянная трубка, резиновый шланг, воронка (банка), метр (линейка), пробка, штатив.

Теоретическая часть

Для определения атмосферного давления осуществим процесс изотермического расширения воздуха, заключённого в стеклянную трубку между поверхностью воды и пробкой.
pict

При открытой трубке (рис.) вода находится на одном уровне и в трубке, и в воронке. Закроем трубку пробкой (или пальцем, если пробка отсутствует). Воздух в трубке находится при атмосферном давлении и занимает объём V, расстояние от поверхности воды до края трубки равно l. При опускании воронки давление в трубке понижается на величину

Δp=ρgh, где
h – разность уровней воды в трубке и воронке,
ρ – плотность воды,
g – ускорение свободного падения, g=9,8м/c.
Теперь воздух в трубке занимает новый объём
V+ΔV.
Для изотермических состояний воздуха можно записать:
pV=(p-Δp)(V+ΔV).
Из этого уравнения:
p=Δp(V+ΔV)/ΔV.
Так как:
V=Sl и ΔV=SΔl, где
S - площадь поперечного сечения трубки,
l - первоначальная длина столба воздуха в трубке,
Δl - изменение длины столба воздуха в трубке,
то: p=ρgh(l+Δl)/Δl.

Следовательно, для определения атмосферного давления необходимо измерить:
  1. первоначальную длину столба воздуха в трубке;
  2. длину столба воздуха в трубке после опускания воронки;
  3. разность уровней воды в трубке и воронке после опускания воронки.

Ход работы
  1. Установите трубку в штатив. Воронку расположите, как показано на рис. а. Закройте трубку пробкой. Измерьте высоту столба воздуха l.
  2. Опустите воронку как можно ниже и измерьте новую высоту столба воздуха и разность уровней воды в трубке и воронке.
  3. Вычислите атмосферное давление, повторите опыт пять раз. Сравние найденное среднее значение давление с показаниями барометра.
  4. Определите погрешность измерений.