Prog. "Lauree Scientifiche"   Mirella Rafanelli

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Legge di Boyle

 

Scopo

Si verifica la relazione di proporzionalità inversa tra pressione e volume dell’aria racchiusa in una siringa  mantenuta a temperatura ambiente

 

Apparecchiatura e montaggio

 Sensore di pressione Vernier (Gas Pressure Sensor) con siringa da 20 cm³ 

LabPro + PC con programma Logger Pro 3

Il LabPro va alimentato e collegato al PC con il cavo Usb. Si collega il sensore di pressione, attraverso il cavetto adattatore, al canale CH1 del LabPro. 

 Si ruota la levetta verso il sensore in modo che l’aria possa fluire liberamente nella siringa, si fa entrare nella siringa un volume di aria pari a  20 cm3 

Si dispone la levetta come in figura affinché siringa e sensore di pressione siano collegati tra di  loro ma  isolati dall’esterno.

Durante tutta la misura è importante che si tenga la siringa in modo da non comprimerne e  non scaldarne le pareti 

Fig. 1

 

 

       

 

 

Fig. 2

 Durante l'esperimento  si dovrà porre attenzione nel mantenere il più possibile alla stessa temperatura la siringa e quindi il gas contenuto.

Le figure sono tratte da Dan D. Holmquist, Jack Randall, Donald L.Volz, Chemistry  with  CBL, Vernier Software. 

 

Esecuzione

 Si avvia il programma Logger Pro. Il sensore di pressione non appartiene a quelli che il programma riconosce automaticamente (AUTO ID) perciò nella schermata che  si apre le coordinate degli assi sono semplicemente Y/X. Una volta eseguito il procedimento per impostare il sensore il sistema si predispone ad effettuare una misura Pressione /tempo

Per noi è necessario  invece rilevare la  pressione in funzione del volume perciò dobbiamo cambiare modalità di acquisizione

Si nota che accanto al tasto Misura ! è comparso un tasto Prendi : questo significa che dovremo inserire punto per punto il valore del volume mentre la pressione sarà acquisita automaticamente all'apposito comando

Se si vuole inserire una scala più opportuna per visualizzare il grafico, lo si può fare dal menu OPZIONI-GRAFICO , scegliendo una regolazione manuale per i due assi

Si esegue l'acquisizione  seguendo le indicazioni fornite dal programma per la Misura con Input del programma

Al valore del volume di letto di volta in volta sulla siringa si aggiunge 1 cm3 che e' approssimativamente il volume del tubicino che unisce il sensore alla siringa. 

Si ripete l’operazione per un cero numero di volte, riducendo sempre il volume nella siringa fino a che la pressione interna diventa troppo alta per proseguire. A questo punto, con il tasto STOP si termina l’acquisizione.

Per visualizzare meglio i punti si è scelto dal menu OPZIONI GRAFICO – CARATTERISTICHE DEL GRAFICO  l’opzione EVIDENZIATORE DI PUNTI

Analisi dei dati

Il  grafico appare coerente con la  teoria che prevede una relazione di proporzionalità inversa  Per verificarlo si possono seguire vari procedi menti

- I Procedimento: si usano le possibilità di calcolo del programma per verificare che i valori che si ottengono per il prodotto PV in KPa cm3  sono  ragionevolmente costanti

Dati colonna di Logger Pro:
prodotto

2210,628
2200,257
2167,84
2155,305
2141,867
2146,045
2108,988

Considerando che le cifre significative sono solo due il prodotto si può considerare costante.  La diminuzione regolare che si osserva e che  tra  il primo e l’ultimo valore  ammonta al 5 % è sicuramente riconducibile ad una non perfetta tenuta del sistema

- II Procedimento

Tra le varie possibilità di modellizzazione offerte dal programma  associamo ai risultati della misura una relazione di proporzionalità inversa . Terminato il procedimento con OK, osserviamo che sovrapposta ai punti compare la curva e la relativa equazione

Il valore di A corrisponde  al valore medio dei risultati del prodotto ottenuto nel I procedimento

 - III procedimento

Possiamo infine scegliere di linearizzare il grafico. Usiamo le possibilità di calcolo del programma per creare una colonna con i valori del reciproco del volume. Senza cancellare il grafico preesistente seguiamo il procedimento per inserire sulla pagina un nuovo grafico

Dal menu INSERISCI selezioniamo GRAFICO; compare un grafico che ha in ordinata la nuova colonna. Spostandoci con il mouse sulle variabili in ascissa ed in ordinata compaiono tutte le variabili disponibili e si possono selezionare rispettivamente il reciproco del volume e la pressione. Per visualizzare i punti dal menu ANALISI scegliamo SCALA AUTOMATICA DA 0. Infine, per poter inserire il grafico nella pagina PAGINA- DISPOSIZIONE AUTOMATICA

Dal menu ANALISI   si seleziona FIT LINEARE  e si ottiene equazione e grafico della retta sovrapposta ai punti