กฎของชาร์ลส์กับบอลลูน

การวัดการเปลี่ยนแปลงปริมาตรของก๊าซตามอุณหภูมิ

Gas Laws Beginner (Middle School) 30 นาที ~$5.00

วัตถุประสงค์

แสดงให้เห็นกฎของชาร์ลส์โดยการวัดเส้นรอบวงของบอลลูนที่เต็มไปด้วยอากาศที่อุณหภูมิต่าง ๆ

ความเป็นมา

Charles's law states that at constant pressure, the volume of a gas is directly proportional to its absolute temperature (Kelvin). By heating and cooling a balloon and measuring its size, the linear relationship between V and T can be confirmed.

คำเตือนด้านความปลอดภัย

  • Handle hot water carefully
  • Do not use boiling water directly on the balloon

อุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคลที่จำเป็น

goggles

วัสดุ

  • Latex balloons (3)
    Same size
  • String (1 m)
    For measuring circumference
  • Ice (1 kg)
  • Hot water (2 L)
    Various temperatures

อุปกรณ์

Large containers (3) Thermometer Ruler or tape measure Timer

ขั้นตอนปฏิบัติ

1

Inflate a balloon to a moderate size and tie it off. Measure its circumference at room temperature with string.

3 นาที
2

Prepare three water baths: ice water (~5°C), room temperature (~22°C), and hot water (~60°C).

5 นาที Handle hot water carefully
3

Submerge the balloon in ice water for 5 minutes. Remove and quickly measure circumference. Record temperature.

7 นาที
4

Return the balloon to room temperature water for 5 minutes. Measure circumference.

7 นาที
5

Submerge in hot water for 5 minutes. Measure circumference. Record temperature.

7 นาที
6

Convert temperatures to Kelvin. Plot V (proportional to circumference³) vs T(K). Extrapolate to find absolute zero.

5 นาที

ผลลัพธ์ที่คาดหวัง

The balloon should be visibly smaller in ice water and larger in hot water. Plotting estimated volume vs absolute temperature should give a straight line. Extrapolating to zero volume should approximate -273°C (absolute zero).

การทำความสะอาด

Drain water baths. Pop and dispose of balloons. Clean up any spills.

รายละเอียด

หมวดหมู่
Gas Laws
ระดับความยาก
Beginner (Middle School)
ระยะเวลา
30 นาที
ค่าใช้จ่ายโดยประมาณ
$5.00
ขั้นตอน
6
วัสดุ
4

การทดลองเพิ่มเติม

การเก็บก๊าซไฮโดรเจน 35 min การตรวจสอบกฎของบอยล์ 40 min การทดสอบ CO₂ และน้ำปูนใส 20 min การเปรียบเทียบอัตราการแพร่ (กฎของเกรแฮม) 30 min ความดันไอและจุดเดือด 45 min นักดำน้ำคาร์ทีเซียน 15 min ปริมาตรโมลาร์ของก๊าซที่ STP 35 min สโตอิชิโอเมทรีของก๊าซด้วยแมกนีเซียม 40 min

Frequently Asked Questions

What is the objective of กฎของชาร์ลส์กับบอลลูน?
แสดงให้เห็นกฎของชาร์ลส์โดยการวัดเส้นรอบวงของบอลลูนที่เต็มไปด้วยอากาศที่อุณหภูมิต่าง ๆ
How difficult is กฎของชาร์ลส์กับบอลลูน?
This experiment is rated as Beginner (Middle School). It takes approximately 30 minutes to complete.
What safety precautions are needed for กฎของชาร์ลส์กับบอลลูน?
Key safety precautions include: Handle hot water carefully; Do not use boiling water directly on the balloon.
What materials are needed for กฎของชาร์ลส์กับบอลลูน?
The main materials required are: Latex balloons, String, Ice, Hot water.
What results should I expect from กฎของชาร์ลส์กับบอลลูน?
The balloon should be visibly smaller in ice water and larger in hot water. Plotting estimated volume vs absolute temperature should give a straight line. Extrapolating to zero volume should approximate -273°C (absolute zero).