Verifica sperimentale della legge di Boyle

Quando gonfiamo i pneumatici di una bicicletta, o un palloncino, stiamo costringendo un gas (l'aria) a diminuire il suo volume, e di conseguenza la pressione del gas aumenta. Questo fenomeno è spiegato dalla legge di Boyle, che in questa esperienza andiamo a verificare.

Durata: 30'

Scopo:

Verificare sperimentalmente la legge di Boyle

Teoria:

Secondo la legge di Boyle, a temperatura costante, il prodotto tra la pressione e il volume di un gas perfetto è costante.

Strumenti:

• Apparecchio per la dimostrazione della legge di Boyle (pistone graduato con manometro).
• Barometro e termometro

Procedimento:

1. Aprire il rubinetto di scarico dell'apparecchio.
2. Portare il pistone a fine corsa (in modo che nel cilindro ci sia la massima quantità di aria).
3. Chiudere il rubinetto di scarico.
4. Annotare il volume indicato, la pressione nel manometro, la pressione ambientale segnata dal barometro e la temperatura dell'ambiente segnata dal termometro.
5. Comprimere il gas avvitando il pistone, annotando ad intervalli regolari il volume indicato e la pressione segnata dal barometro.

Risultato:

Man mano che si diminuisce il volume del gas, la pressione segnata dal manometro dovrebbe aumentare.

Per una verifica quantitativa della legge di Boyle, occorre fare alcune trasformazioni ai dati. Poiché il manometro indica la differenza tra la pressione interna al cilindro e la pressione esterna, ai valori segnati dal manometro è necessario aggiungere la pressione ambientale. Inoltre, il volume del gas contenuto nell'apparecchio non è solo quello presente nel cilindro, ma anche quello contenuto nei tubi che collegano il cilindro al rubinetto e al manomentro. Ai dati del volume è quindi necessario aggiungere questo volume.

Per i dati così trasformati dovrebbe valere la legge P*V = costante.

Consigli di sicurezza:

Se non si eccede nella compressione dell'aria (non al di sotto della metà del volume iniziale) questa esperienza non comporta particolari rischi.