3B Scientific Boyle's Law Apparatus User Manual [en, de, es, fr]
3B SCIENTIFIC® PHYSICS
U17210 Gerät zum Boyle-Mariotte Gesetz
Bedienungsanleitung
5/03 ALF
1
2
43 5
6
®
1 Manometer
2 Handschraube für das Dosierventil
3 Arbeitszylinder mit Schutzzylinder
4 Kolben mit O-Ringen
5 Skala
6 Drehknopf mit Gewindestange
Das Gerät dient zur experimentellen Bestimmung des
Zusammenhangs von Gasvolumen und Druck einer in
einem Plexiglaszylinder eingeschlossenen Luftmenge bei
konstanter Temperatur (Gesetz von Boyle-Mariotte).
1. Beschreibung, technische Daten
Das Gerät besteht aus einem geschlossenem Plexiglaszylinder mit Skala zur Volumenbestimmung und einem
daran angeflanschtem Manometer zur Druckablesung
mit Be- bzw. Entlüftungsventil. Durch Drehen des Drehknopfs kann der im Zylinder befindliche Kolben über
eine Gewindestange bewegt und so das Volumen variiert werden. Auf diese Weise kann sowohl ein Überdruck
als auch ein Unterdruck erzeugt werden. Zwei O-Ringe
am Kolben schließen die Luftmenge ab, sie werden durch
eine geringe Menge Silikonöl geschmiert. Aus Sicherheitsgründen ist der Arbeitszylinder von einem weiteren
Plexiglaszylinder umgeben.
Arbeitszylinder:
Länge: 300 mm
Durchmesser: 40 mm (innen)
Kolben: 30 mm x 40 mm Ø
Skala:
Länge: 250 mm
Teilung: 5 mm
Manometer:
Druckbereich: – 10 N/cm² - 30 N/cm²
Durchmesser: 100 mm
2. Bedienung
Versuch zum Nachweis des Boyle-Mariotteschen Gesetzes, das besagt, dass bei einer gegebenen Gasmenge bei
gleichbleibender Temperatur das Produkt aus dem Volumen und dem Druck konstant ist.
Das Volumen der Luftsäule errechnet sich aus dem Produkt des Querschnitts des Zylinders und der Länge der
Luftsäule. Da der Querschnitt eine feste Größe ist, wird
im Versuch die Veränderung des Volumens nur durch
die Veränderung der Länge der Luftsäule ausgedrückt.
• Zylinder belüften in dem die Ventilschraube nach links
gedreht wird.
• Kolben auf die 25 cm Marke einstellen. Falls der Kolben schwer gängig ist, ist es am besten ihn etwas
nach rechts und links zu drehen, so dass die O-Ringe
mit dem Silikonöl in Kontakt kommen.
• Ventil schließen. Der Manometerzeiger steht auf dem
Anfangsdruck 1.
• Vor jeder Druckablesung leicht mit dem Finger gegen
das Manometer tippen, um sicher zu stellen, dass der
Zeiger an der richtigen Stelle steht.
• Kolben durch Drehen des Drehknopfs auf 24 cm verschieben und neuen Druckwert ablesen und notieren.
• Vorgang in 1 cm Schritten wiederholen.
• Alle Werte in ein Diagramm eintragen (siehe Abbil-
dung).
• Entsprechend verfahren, wenn das Gesetz bei geringer werdendem Druck nachgewiesen werden soll. Bei
einer Luftsäulenlänge von 7 cm beginnen.
1
3. Messbeispiel
Über 10 N/cm
2
V p p x V
25 10,0 250,0
24 10,3 247,2
23 10,8 248,4
22 11,2 246,4
21 12,0 252,0
20 12,5 250,0
19 13,2 250,8
18 14,0 252,0
17 15,0 255,0
16 16,0 256,0
15 17,0 255,0
14 18,3 256,2
13 19,8 257,4
12 21,2 254,4
11 23,2 255,2
10 25,5 255,0
9,0 28,5 256,5
8,5 30,0 255,0
Unter 10 N/cm
2
V p p x V
7 10 70,0
8 8,9 71,2
9 7,9 71,1
10 6,9 69,0
11 6,1 67,1
12 5,5 66,0
13 5,1 66,3
14 4,6 64,4
15 4,5 67,5
16 4,1 65,6
17 3,5 59,5
18 3,3 59,4
19 3,1 58,9
20 3,0 60,0
21 2,9 60,9
22 2,7 59,4
23 2,5 57,5
24 2,3 55,5
25 2,1 52,5
Total 4552,5
Durchschnitt
1% = 2,53
2
p(N/cm )
4552,5
/18 = 252,9
10
5
0
10 15 20
7
p > 10 N/cm²
Total 1201,8
Durchschnitt
1% = 0,63
30
25
p
20
15
10
25
V
1201,8
/19 = 63,25
5
10 15 20 25
V
p < 10 N/cm²
3B Scientific GmbH • Rudorffweg 8 • 21031 Hamburg • Deutschland • www.3bscientific.com • Technische Änderungen vorbehalten
2
3B SCIENTIFIC® PHYSICS
U17210 Boyle’s law apparatus
Instruction sheet
5/03 ALF
1
2
43 5
6
®
1 Manometer
2 Handscrew for the metering valve
3 Working cylinder with protective cylinder
4 Piston with O-rings
5 Scale
6 Rotary knob with threaded rod
This apparatus is used for the experiment-based determination of the relationship between the volume and
the pressure of a gas (air) at constant temperature (Boyle’s
law). The device consists of a plexi-glass cylinder which
encloses gas.
1. Description, technical data
The apparatus consists of an enclosed plexi-glass cylinder with graduated scale to determine volume and a
flange-mounted manometer for pressure readings and
includes an aeration and de-aeration valve. By turning
the knob the threaded rod moves the piston up an down
inside the cylinder thus varying the volume. This permits
the generation of over- and underpressure. Two O-rings
attached to the piston seal off the air. These are lubricated with a small amount of silicon oil. For safety reasons the power cylinder is encased in an additional plexiglass cylinder.
Power cylinder:
Length: 300 mm
Diameter: 40 mm (interior)
Piston: 30 mm x 40 mm Ø
Scale:
Length: 250 mm
Scale div.: 5 mm
Manometer:
Pressure range: –10 N/cm² - 30 N/cm²
Diameter: 100 mm
2. Operation
Perform an experiment to verify Boyle’s law which states
that for a given mass of gas (air) at a constant temperature the product made up of the volume and the pressure is constant.
The volume of the air column is computed out of the
product of the cylinder’s cross-section and the length of
the air column. As the cross-section is a fixed variable,
the change in volume can only be expressed by varying
the length of the air column.
• Ventilate the cylinder by turning the hand valve screw
to the left.
• Set the piston to the 25 cm mark. If the piston is stuck
the best remedy is to turn it slightly right to left, so
that the O-rings come into contact with the silicone
oil.
• Close the valve. The manometer gage pointed indicates an initial pressure of 1.
• Before each pressure reading tap your finger softly
against the manometer to make sure that the pointer
is on the right setting.
• Turn the rotary knob to slide the piston to the 24 cm
mark and read off and note down the next pressure
level.
• Repeat the procedure in 1 cm steps.
• Enter all the values into a graph (see Figure).
• Proceed accordingly for the case that Boyle’s law is to
be verified for decreasing pressure. Start here with an
air column length of 7 cm.
3
3. Measurement example
Over 10 N/cm
2
V p p x V
25 10.0 250.0
24 10.3 247.2
23 10.8 248.4
22 11.2 246.4
21 12.0 252.0
20 12.5 250.0
19 13.2 250.8
18 14.0 252.0
17 15.0 255.0
16 16.0 256.0
15 17.0 255.0
14 18.3 256.2
13 19.8 257.4
12 21.2 254.4
11 23.2 255.2
10 25.5 255.0
9,0 28.5 256.5
8.5 30.0 255.0
Below 10 N/cm
2
V p p x V
7 10 70.0
8 8.9 71.2
9 7.9 71.1
10 6.9 69.0
11 6.1 67.1
12 5.5 66.0
13 5.1 66.3
14 4.6 64.4
15 4.5 67.5
16 4.1 65.6
17 3.5 59.5
18 3.3 59.4
19 3.1 58.9
20 3.0 60.0
21 2.9 60.9
22 2.7 59.4
23 2.5 57.5
24 2.3 55.5
25 2.1 52.5
Total 4552.5
10
2
p(N/cm )
5
0
4552.5
/18 = 252.9
10 15 20
7
p > 10 N/cm²
Average
1% = 2.53
Total 1201.8
Average
1% = 0.63
25
V
1201.8
/19 = 63.25
30
25
p
20
15
10
5
10 15 20 25
V
p < 10 N/cm²
3B Scientific GmbH • Rudorffweg 8 • 21031 Hamburg • Germany • www.3bscientific.com • Technical amendments are possible
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