Thí nghiệm vui · Vật lý 12 · Khí lí tưởng
Quả bóng bay co lại trong tủ lạnh
Đo chu vi quả bóng ở nhiệt độ phòng và sau khi để trong ngăn đá: thể tích khí giảm khi nhiệt độ giảm (định luật Charles).
🧰 Chuẩn bị
- Bóng bay
- Thước dây mềm (hoặc sợi chỉ và thước)
- Tủ lạnh có ngăn đá
- Nhiệt kế (nếu có)
🤔 Dự đoán trước khi làm
Bóng để trong ngăn đá (−18 °C) nhỏ đi bao nhiêu phần trăm thể tích?
Ghi dự đoán của em ra giấy, sau khi làm thí nghiệm hãy so sánh xem em đoán đúng không nhé!
🧪 Cách làm
- Thổi bóng vừa phải, buộc chặt. Đo chu vi chỗ to nhất \(C_1\) ở nhiệt độ phòng \(t_1\).
- Đặt bóng vào ngăn đá khoảng 20 phút (không ép bóng).
- Lấy ra, đo nhanh chu vi \(C_2\). Để bóng ở nhiệt độ phòng thêm 10 phút rồi đo lại.
- So sánh tỉ số thể tích \(\left(\dfrac{C_2}{C_1}\right)^3\) với tỉ số nhiệt độ tuyệt đối \(\dfrac{T_2}{T_1}\).
👀 Hiện tượng
Bấm để xem hiện tượng (sau khi đã làm thí nghiệm)
Bóng lấy từ ngăn đá nhỏ đi rõ rệt (thể tích giảm khoảng 10 – 15%) rồi phồng trở lại khi ấm lên.
Em quan sát thấy:
💡 Giải thích
Bấm để xem giải thích
Áp suất trong bóng gần như không đổi, nên khí biến đổi đẳng áp: \(\dfrac{V}{T} = \text{const}\) (định luật Charles, \(T\) tính bằng kelvin). Từ 27 °C (300 K) xuống −18 °C (255 K), thể tích giảm theo tỉ lệ \(255/300 = 0{,}85\), tức khoảng 15%.
Em hãy giải thích hiện tượng bằng kiến thức đã học:
🚀 Thử thêm
- Trùm bóng chưa thổi lên miệng chai rỗng, đặt chai vào chậu nước nóng: bóng tự phồng lên.
👩🏫 Gợi ý cho thầy cô
Đây là cách hay để học sinh thấy vì sao phải dùng nhiệt độ tuyệt đối T (K) chứ không dùng t (°C).