Skolēni laboratorijā veic eksperimentu, lai noteiktu, kādā temperatūrā (Celsija grādos) gāzes spiediens kļūst vienāds ar nulli, – skolēni vēlas uzzināt absolūtās nulles temperatūru Celsija grādos. Gāzes daudzums un tilpums stikla kolbā eksperimenta laikā paliek nemainīgs. Attēlā ir parādīta skolēnu izmantotā iekārta. Gāzi ūdens vannā uzsilda plītiņa, kas atrodas zem vannas. Ūdens temperatūra \(t\) paaugstinās no 5 °C līdz 75 °C. Pieņem, ka ūdens un gāzes temperatūra visa eksperimenta laikā ir vienāda! Gāzes spiedienu \(p\) nosaka ar manometru.
Skolēnu mērījumu rezultāti ir parādīti tabulā.
1. Attēlo grafiski gāzes spiedienu atkarībā no tās temperatūras! (4 punkti)
2. Izmantojot iegūto grafiku, novērtē absolūtās nulles vērtību intervālu! (2 punkti)
3. Pamato, kā tu ieguvi absolūtās nulles novērtēto vērtību intervālu! (2 punkti)
4. Pamato, kurā temperatūru intervālā vajadzētu veikt papildu mērījumus, lai palielinātu absolūtās nulles novērtējuma precizitāti! (2 punkti)
1. Neatkarīgo lielumu attēlo uz horizontālās ass, bet atkarīgo lielumu uz vertikālās ass. Asis graduē, izvēloties piemērotu mērogu. Pie asīm norāda lielumus un to vienības. Eksperimentālie punkti uz asīm netiek attēloti. Eksperimentālie punkti attēlojas plaknē. Eksperimentālajiem punktiem norāda kļūdu taisnes vai kļūdu taisnstūrus. Starp eksperimentālajiem punktiem novelk gludu līkni.
Piemērs 1.:
Piemērs 2.:
2. Kolba ir noslēgta. Eksperimenta laikā nemainās gāzes daudzums (masa) un tilpums. Tiek pētīts izohorisks process. No Mendeļejeva – Klapeirona vienādojuma \(pV=nRT\) seko, ka gāzes spiediens ir proporcionāls tā temperatūrai Celsija grādos \(p=p_0+kt\), kur \(p_0\) - gāzes speidiens pie \(0^\circ\mathrm{C}\). Slīpuma koeficientu nosaka no grafika \(k = \frac{\Delta p}{\Delta t}\). Spiedienu \(p_0\) nosaka no grafika – līknes krustpunkts ar spiediena asi, kad \(t = 0^\circ\mathrm{C}\). Taisnes vienādojums \(p = 221 + 0{,}78 \cdot t\). Pielīdzinot spiedienu nullei, iegūst absolūtās nulles temperatūru \(t_0 = -283^\circ\mathrm{C}\).
Lai novērtētu absolūtās nulles temperatūras intervālu grafikā novelk stāvāko un slīpāko līkni, nosaka šo taišnu vienādojumus un pielīdzinot spiediena vienādojumu nullei, nosaka zemāko un augstāko absolūtās nulles temperatūru. Zemākā absolūtās nulles temperatūpa \(-320^\circ\mathrm{C}\) un augstākā absolūtās nulles temperatūra \(-248^\circ\mathrm{C}\). 
Temperatūru intervālu var noteikt arī no grafika, pagarinot grafika līkni līdz krustpunktam ar temperatūras asi:
Atbilde: absolūtās temperatūras intervāls no \(-320^\circ\mathrm{C}\) līdz \(-248^\circ\mathrm{C}\).
3. Absolūtās nulles temperatūras vērtību intervāla novērtēšanai izmanto iepriekšējā punktā apskatītās metodes vai risina algebrisku vienādojumu sistēmu. Uzraksta stāvākās līknes vienādojumu \(p=216+0,87t\). Zinot, ka absolūtās nulles temperatūrā izbeidzas molekulu siltumkustība un gāzes spiediens \(p=0\), atrisina šo vienādojumu un iegūst \(t_{\max} = -248^\circ\mathrm{C}\). Slīpākās līknes vienādojums \(p = 224 + 0,70t\). Atrisinot vienādojumu, kad \(p=0\), iegūst zemāko absolūtās temperatūras vērtību \(t_{\min} = -320^\circ\mathrm{C}\).
Temperatūru intervāla noteikšanai izmanto grafisko metodi, pagarinot grafika līknes līdz krustpunktam at temperatūras asi, kad spiediens kļūst vienāds ar nulli.
4. Lai palielinātu absolūtās nulles novērtējuma precizitāti, papildu mērījumi būtu jāveic augstākā, bet reāli sasniedzamā temperatūru intervālā (piemēram, līdz ~95 °C), kā arī vēlams blīvāk visā pieejamajā intervālā, jo tas palielina mērījumu diapazonu un samazina relatīvo kļūdu, ļaujot precīzāk noteikt lineārās sakarības slīpumu un ticamāk ekstrapolēt temperatūru, pie kuras \(p=0\).
1. Vērtēšanas kritēriji
Vērtē pa soļiem:
- izvēlas koordinātu asis: gāzes spiediens uz vertikālās ass un temperatūra uz horizontālās ass; norāda lielumu vienības – 1 punkts;
- graduē asis, izvēloties piemērotu mērogu – 1 punkts;
- grafikā atliek mērījumu rezultātus – 1 punkts;
- attēlo mērījumu kļūdu nogriežņus (taisnstūrus) – 1 punkts.
Piezīme: caur grafika punktiem nav obligāti vilkt tendences līkni. Gadījuma, ja eksperimentālie punkti savienoti ar zig zag līkni, par 3. soli iegūst 0 punktu.
Skolēnu risinājumu un to vērtējumu piemēri
1. piemērs: risinājums novērtēts ar 4 punktiem.
2. piemērs: risinājums novērtēts ar 4 punktiem.
3. piemērs: risinājums novērtēts ar 4 punktiem.
4. piemērs: risinājums novērtēts ar 3 punktiem. Nav attēloti kļūdu nogriežņi.
2. Vērtēšanas kritēriji
Novērtē “absolūtās nulles” temperatūru un tās intervālu – 2 punkti.
Novērtē absolūtās nulles temperatūru, nenosakot temperatūru intervālu – 1 punkts.
Nenovērtē temperatūru un temperatūru intervālu – 0 punkti.
3. Vērtēšanas kritēriji
Vērtē līmeņos
2 punkti
Caur kļūdu taisnēm novilktas lielākā un mazākā slīpuma tendences taisnes un noteiktas zemākās un augstākās temperatūras vērtības no grafika (izmantota temperatūru skalu no -300 oC līdz 100 oC) .
vai
Caur kļūdu taisnēm novilktas lielākā un mazākā slīpuma tendences taisnes un noteiktas zemākās un augstākās temperatūras vērtības risinot algebrisku vienādojumu sistēmu (Temperatūras skala no 0 oC līdz 100 oC).
vai
Temperatūras intervāla novērtēšanai izmanto algebisku sistēmu izvēloties zemāko un augsrāko temperatūru, ievērojot spiediena kļūdas)
Ja pamatojums nepilnīgs – 1 punkts. Ja pamatojums aplams – 0 punktu.
4. Vērtēšanas kritēriji
Norāda temperatūru intervālu absolūtās temperatūras precizitātes uzlabošanai un pamato izvēli – 2 punkti.
Norāda ticamu temperatūru intervālu, bet nepamato izvēli – 1 punkts
Norādītais temperatūru intervāls nav reāls, piemēram, gāzes temperatūra zemāka par –200 oC – 0 punkti.