Drugi način pa je bil sipanje dodatnega prahu avtomobilskega kita v stekleno kocko, katerega volumen smo sproti merili z merilnim valjem.
Ta poskus se je izkazal za ne ravno verodostojnega, saj se je prah različno posedal. To smo opazili, ko smo prah sipali v stekleno kocko. Če smo kocko malo potresli, smo po vrhu lahko dodali še malo prahu. Spet smo potresli kocko in spet se je prah še malo posedel, lahko bi ga še dodali. Tako smo po občutku zaključili poskus, ko se nam je zdel prah približno tako kompakten, kot takrat, ko smo v kocki imeli tudi balon. Poleg tega pa je bilo prostorčke z zrakom, ki so nastali, zelo težko izničiti, zato smo prešli na merjenje volumna balona s pomočjo vode.
V veliko plastično posodo smo položili stekleno kocko, vanjo nalili vodo in s pomočjo pladnja napihnjen balon potisnili v vodo.
Pri prvem merjenju smo s pomočjo merilnega valja merili vodo, ki se je izlila iz kocke v večjo posodo. Pri drugem merjenju pa smo, ko smo odstranili balon iz vode, pomerili razliko med gladino vode in zgornjim robom kocke. Izmerili smo še širino in globino kocke ter s pomočjo enačbe za volumen kvadra,
Prah, dopolnitev | Prah, meter | Voda, izlitje | Voda, meter |
4,95l | 4,90l | 4,00l | 4,14l |
Na prvem srečanju smo stehtali prazen, še ne napihnjen balon: 2,34g±0,01g. Stehtali smo napihnjen balon: 2,49g±0,01g.
Tako smo dobili, da zrak v balonu tehta 0,15g±0,02g=0,15g(1±0,13). Po enačbi
Na drugem srečanju smo prazen in poln balon stehtali še enkrat, pri tem pa smo posebej pazili, da se nismo dotikali mize in s tem povzročili motnjo tehtanja, saj je bila tehtnica, s katero smo delali, zelo natančna.
Prazen balon | 2,55g±0,01g |
Napihnjen balon | 2,94g±0,01g |
Balon smo v tekoči dušik potopili devetkrat.
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
10,63g | 8,30g | 8,25g | 8,74g | 9,88g | 8,49g | 8,81g | 8,57g | 11,85g |
Povprečje | 9,28g±1,25g |
Mediana | 8,74g |
Gostota | 1,15kg/m3 |
Masa z mediano | 8,74g-2,55g=6,19g |
Volumen z mediano | 5,40l |
Masa s povprečjem | 6,73g±1,26g |
Volumen s povprečjem | 5,88l |
Podatke o gostoti zraka smo izračunali s pomočjo nadmorske višine (291m) in temperature ter spletne strani
http://www.digitaldutch.com/atmoscalc/.
Postopek je potekal nekako takole. Najprej smo pofitali zgornji del balona, nato še spodnji, s programom Wolfram Alpha in formule za izračun vrtenine, ki je
Pri tem načinu smo večjo plastično posodo približno do treh četrtin napolnili z vodo, vanjo dali steklen kvader in ga poveznili na glavo tako, da je bil čisto poln vode (da v nem ni bilo zraka). Nato smo naš balon z ustjem nataknili na gumijasto cev, jo skozi vodo v večji posodi napeljali pod rob manjše, steklene posode in balon na ustju razvezali. Tako je zrak iz balona po cevi prehajal v steklen kvader. Balon smo do konca izpraznili. Zrak iz balona, ki je ostal v cevi, je bil enak zraku, ki je bil v cevi, preden smo balon razvezali, zato s tem prenosom nismo izgubili nič zraka iz balona. Nato smo vodo iz večje posode z natego odvajali toliko časa, da je bila gladina vode v večji posodi enaka gladini vode v steklenem kvadru. To smo naredili zato, da smo zagotovili isti zračni tlak v sami posodi kot zunaj nje.
Ta poskus smo izvedli dvakrat. Prvič bolj kot ne za vajo, zato tudi meritve niso bile tako točne. Višino zraka, ki smo ga iz balona dovedli v stekleni kvader, smo pomerili štirikrat. Dobili smo naslednje meritve in izračune:
1. | 7,3cm |
2. | 6,9cm |
3. | 6,8cm |
4. | 6,9cm |
Povprečje | 6,98cm±0,22cm=6,98cm(1±0,032) |
Izmerili smo še ostali dve stranici kvadra, kjer je bil zrak:
b | 16,9cm±0,2cm=16,9cm(1±0,012) |
c | 34,0cm±0,2cm=34,0cm(1±0,006) |
Po formuli za izračun volumna kvadra
smo dobili volumen V=4,01l(1±0,05).
Ko smo poskus izvedli drugič, smo bili na vodoravno podlago še posebej pozorni, zato smo za vseh 8 tokratnih meritev dobili višino stranice zraka kvadra 7,0cm. Še enkrat smo izmerili ostali dve stranici: b=16,9cm in c=34,1cm. Sledi, da je volumen enak V=4,03l.
Tako smo dobili volumen balona pri običajnem tlaku, nas pa je zanimal volumen balona pri tlaku v balonu. Za izračun takega volumna smo uporabili izpeljavo plinske enačbe, saj sta bili temperaturi v balonu in v prostoru enaki, pa tudi množina zraka je bila enaka v balonu in pozneje v stekleni posodi. Tako velja
b | 16,9cm |
c | 34,0cm |
V1 | 4,01l(1±0,05) |
p1 | 99,77kPa |
p2 | 104,80kPa±0,2kPa=104,80kPa(1±0,002) |
Torej znaša volumen v balonu 3,82l(1±0,052).
Ob tem poskusu pa smo dobili tudi idejo, kako bi lahko bolj natančno izračunali maso zraka v balonu. Uporabimo lahko namreč plinsko enačbo
Volumen zraka v posodi | 4,01l(1±0,05) |
Thef | 24,3°C |
phef | 99,77kPa |
M | 29kg/kmol |
R | 8,314J/Kmol |
Masa zraka je torej 4,69g(1±0,07). Z uporabo formule V=m/ρ in pridobljene gostote zraka, ki znaša 1,15kg/m3, smo dobili volumen balona 4,09l(1±0,07).