Gastermometer för beräkning av gasens temperatur... Förstår inte riktigt beräkningen av trycket
Jag har försökt lösa första delen av "månadens problem" från April 2020 som går att hitta länkad(om länken funkar).http://www.fysikersamfundet.se/wp-content/uploads/mp202004.pdf
Hur som helst så står det att den här gastermometern ställs i ett område med en viss temperatur, eller värms till en viss temperatur. Vilken temperatur borde då avslöjas, om jag har förstått rätt, av hur högt kvicksilvret stiger p.g.a trycket från gasen. När termometern värms så expanderar gasen medans kvicksilvret förblir samma volym då det är en vätska(och kokpunkten är ganska hög antar jag). Gasen trycker på vätskan och pressar den uppåt, olika högt beroende på hur stor temperatur gasen har. Då tänkte jag mig att jag kunde använda vad jag tror är ideala gaslagen:
Jag vet P1 och T1. Jag är ute efter T2. Men jag saknar fortfarande för många variabler. I facit har dem dock en lösning på detta som inte funkar med min förklaring av vad som orsakar lyftet av kvicksilvret. Nämligen att Volymen av gasen är konstant: http://www.fysikersamfundet.se/wp-content/uploads/mp202004losn.pdf ... Vad har jag förstått fel?
Har dessutom en fråga till angående hur dem sedan räknade ut P2. Dem sade att P2 = P1 + pgh. Jag förstår att P1 finns kvar som atmosfärens tryck. Och om man stoppade ner något i havet hade jag förstått att den andra termen(pgh) hade inneburit det tillagda trycket. Men hur innebär pgh det trycket från gasen i det här fallet?
De antar att att volymen i slangen är mycket mindre än volymen i kulen.
I verkligheten kompenserar man för att få volymen konstant: https://www.youtube.com/watch?v=n0xAQXL905c
innebär det extra trycket från kvicksilvret.
Okej, Jag förstår nu användningen av ρgh för att beräkna P2.
När det gäller det här antagandet som man gör i uppgiften så innebär det då att den expansion som faktiskt sker av gasen i slangen(som skapar trycket på kvicksilvret) försummas? Skulle detta då ge ett sämre svar i verkligheten jämfört med metoden i videon med den konstiga slangen?
På tal om den konstiga slangen, den förvirrar mig. Jag ser att när han värmer upp kulan så går högra sidan ned i nivå med 20. Vänstra går upp 20 och då har en total höjdändring skett på 40. Från början hade vi en nivåskillnad på 10 mellan höger och vänster sida. Han demonstrerar också i slutet med den gröna pilen en skillnad på 50 i nivå vilket då skulle vara lika med dessa 40+10. Men han har gjort något udda(kompensering) med slangen för att få resultatet som har gjort att nivåökningen på vänster sida inte sänker nivån på höger. Vet någon hur den här slangen gör detta? Kan det vara så att den bruna delen av slangen transporterar det tryck den känner från ena sidan till andra, när han expanderar röret? Bara en tanke...
Höjderna i början: 10, 1, summa: 11, skillnad: 9
Efter uppvärmningen: 32, -21, summa: 11, skillnad: 53
Efter kompensationen: 61, 0, summa: 61, skillnad 61
Förklaring:
- Efter uppvärmningen gick upp trycket med 44 mmHg, summan av nivåerna förblev densamma, eftersom slangformen inte förändrades.
- Efter kompensationen blev summan av nivåerna 61, därför att slangformen har förändrats (men slangens volym förblev densamma), blev skillnaden 61, som motsvarar en tryckökning av 52 mmHg.
Alltså 44 mmHg utan kompensation, 52 mmHg med kompensation (rätt värde). En ganska stor skillnad.
Macilaci skrev:Höjderna i början: 10, 1, summa: 11, skillnad: 9
Efter uppvärmningen: 32, -21, summa: 11, skillnad: 53
Efter kompensationen: 61, 0, summa: 61, skillnad 61Förklaring:
- Efter uppvärmningen gick upp trycket med 44 mmHg, summan av nivåerna förblev densamma, eftersom slangformen inte förändrades.
- Efter kompensationen blev summan av nivåerna 61, därför att slangformen har förändrats (men slangens volym förblev densamma), blev skillnaden 61, som motsvarar en tryckökning av 52 mmHg.
Alltså 44 mmHg utan kompensation, 52 mmHg med kompensation (rätt värde). En ganska stor skillnad.
Okej, jag förstår att det ger bättre svar om man kompenserar så att volymen på gasen är konstant. Detta betyder alltså att facit till uppgiften är ganska fel?
Jag förstår även att höjdskillnaden efter kompenseringen berättar hur mycket tryck som kvicksilvret utgör på gasen och vice versa. Min förvirring är i hur slangen egentligen fungerar. Jag kan inte se hur en ändring av slangform leder till ändringen som ses på höger och vänster sida av gastermometern. Det ända jag kan tänka mig är att slangen förlängs, är det så? (Har bifogat en bild)
Dessutom undrar jag om faktumet att volymen i själva verket inte var konstant har någon verkan på hur korrekt svaret egentligen blir. Alltså kan kompenseringen bli en felkälla?
1) I vissa fall är felet verkligen försumbart. Om vi tar en 0,2l kula, och ett rör med en diameter på 2mm, så blir mätningsfelet ~0,6%, vilket ofta är försumbart.
2) I videon förkortas slangen.
3) Tvärtom, kompenseringen eliminerar en felkälla.
Kan man räkna ut hur mycket man måste kompensera(Hur högt vänstra sidans kvicksilver måste höjas) eller måste det testas på labbet?
