Методические указания к лабораторным занятиямпо дисциплине «Молекулярная физика» для студентов специальности «5В011000, 5В060400-физика»

Величину А можно приближенно считать постоянной для всех психрометров этого типа. Определяется величина А экспермиментально.

В настоящей работе необходимо определить постоянную психрометра Ассмана, пользуясь значением абсолютной влажности, полученным с помощью конденсационного гигрометра.

Прнимая во внимание, что величина А примерно одинакова для всех психрометров одного типа, можно применять на практике таблицы, общие для этих психрометров (табл.2, приложение).

При пользовании психрометром другого типа, имеющим другую постоянную А, можнопользоваться теми же таблицами, но вносить в них соответствующие поправки, которые обычно имеются в приложении к основным таблицам.

Эксперментальные результаты, полученные при выполнении упражнения №2, оформляются следующим образом:

Определие постоянной психрометра

Н-барометрическое давление; А-постоянная психрометра.

Для этого в вертикальном столбце находят показания сухого термометра, в горизонттальном –показания влажного термометра. Относительную влажность (в процентах) находят в месте пересечения горизонтальной и вертикальной линий.

1. 
   Перечислите основные параметры, определеяющие состояние влажногоо воздуха.
   

3. дайте определение относительной влажности воздуха.

4.Какими методами определяется влажность воздуха?

5.Опишите устройство гигрометров и психрометров.

6,Какие погрешности влияют на точность итзмерения влажности воздуха?
Порядок оформления отчетов и их защита:

1. Выполнить эксперимент

2. Результаты вычислений занести в таблицы.

3. Выводы по проведенной работе.

4. Оформить и сдать работу на ФА4. (фамилию автора и дату выполнения работы; название работы; цель работы; приборы и технические средства; порядок выполнения работы; формулы; рисунки; расчеты; заполненные таблицы; выводы по работе; краткие ответы на контрольные вопросы).
Список используемой литературы:

Основная литература

1. 
   И.В.Савельев, Курс общей физики. Т.1: Механика. Молекулярная физика и термодинамика. М.: КноРус, 2012.
   
2. 
   А. А. Детлаф, Б. М. Яворский, Курс физики.- М. : Академия, 2008.
   
3. 
   Т. И. Трофимова, Курс физики.- М. : Академия, 2007.
   
4. 
   Сивухин Д.В. Общий курс физики. Термодинамика и молекулярная физика.- Изд. второе, испр. - М.: Наука, 2002.
   

1. 
   Гершензон Е. Термодинамика и молекулярная физика. М: АСАДЕМА. 2000г.
   
2. 
   Г.Б. Померанцев, А.К. Ахметов. Курс общей физики. Обычная механика. Колебания и волны. Теория относительности Эйнштейна. Молекулярная физика и основы термодинамики. Астана:"Фолиант",2003.
   
3. 
   Трофимова, Т. И. Краткий курс физики. Изд. 7-е, стер. - М.: Высш. шк., 2009.
   

№11. Определение среднего коэффициента объемного расширения жидкости методом Дюлонга и Пти

1. Ознакомление с экспериментальной установкой.

2. Выполнение лабораторной работы.

3. Проанализировать результат.

4. Проведение расчетов, оформление отчета и защита лабораторной работы.
Краткие сведения из теории

В начале опыта уровни жидкости в левом и правом коленах одинаковы, так как жидкость находится при одной температуре. При нагревании жидкости в правом колене, в результате объемного расширения, уровень жидкости в нем изменяется. В обоих сообщающихся сосудах имеются одинаковые жидкости, но при разных температурах. Поэтому в сосуде с большей температурой уровень жидкости будет выше. Так как жидкость находится в сообщающемся сосуде, то должно выполнятся следующее равенство:

и

(2)

где , объем жидкости при комнатная температура, - температура пара, - коэффициент объемного расширения. Используя формулу (2) перепишем соотношение в виде:

Откуда получаем выражение для коэффициента объемного расширения:

Установка изображена на рисунке 1. Установка, закрепленная на вертикальной доске имеет форму U-образного сосуда, внутри которого находится жидкость (3). Левое (1) и правое (2) колена соединены между собой. Высота жидкости в левом и правом коленах определяется по миллиметровой шкале на вертикальной доске. На этой шкале нуль совпадает с нижним уровнем установки. На эту установку с внешней стороны надеты стеклянные трубки (4,5). Стеклянная трубка на левом колене заполнена водой (6) при комнатной температуре. В правую трубку (5) поступает пар от нагреваемой воды в колбе (12). Температура жидкости в левом колене совпадает с комнатной температурой , а температура жидкости в правом колене приблизительно равна . Температура - температура, при которой вода превращается в пар.

3 – жидкость в коленах сосуда.

4,5 – левая и правая стеклянная трубки.

6 – вода в стеклянной трубке.

7 – отверстие, через которое поступает вода.

8 – миллиметровая шкала.

9 – шланг, через который стекает собравшаяся вода в колбу (10)

11 – шланг, через который поступает пар.

12 – колба с нагреваемой водой.

13 – печка.

2.В левое стеклянную трубку налить максимальное количество воды при комнатной температуре.

3.Воду, находящуюся в отдельной стеклянной колбе (12), которая соединена с помощью шланга с правой стеклянной трубкой, доводят до кипения.

4.Воду кипятят до тех пор, пока уровень жидкости в правом колене U образного сосуда, не перестанет подыматься.

5.Отключить нагреватель от источника света. Отметить установившиеся высоты жидкости в левом (h) и правом (h ) коленах.

6.Определить комнатную температуру с помощью термометра, который будет соответствовать температуре жидкости в левом колене. В правом колене температура жидкости соответственно будет равна температуре кипения воды, т.е. 100 ºС (температура, при которой вода превращается в пар).

7.Подставив все значения в формулу (3), вычислить коэффициент объемного расширения.

8.Повторить опыт пункты (1-7) 2 раза.

9. Все результаты измерений и вычислений занести в таблицу 1.
Таблица 1.

1. Выполнить эксперимент

2. Результаты вычислений занести в таблицы.

3. Выводы по проведенной работе.

4. Оформить и сдать работу на ФА4. (фамилию автора и дату выполнения работы; название работы; цель работы; приборы и технические средства; порядок выполнения работы; формулы; рисунки; расчеты; заполненные таблицы; выводы по работе; краткие ответы на контрольные вопросы).
Список используемой литературы:

Основная литература

1. 
   И.В.Савельев, Курс общей физики. Т.1: Механика. Молекулярная физика и термодинамика. М.: КноРус, 2012.
   
2. 
   А. А. Детлаф, Б. М. Яворский, Курс физики.- М. : Академия, 2008.
   
3. 
   Т. И. Трофимова, Курс физики.- М. : Академия, 2007.
   
4. 
   Сивухин Д.В. Общий курс физики. Термодинамика и молекулярная физика.- Изд. второе, испр. - М.: Наука, 2002.
   

1. 
   Гершензон Е. Термодинамика и молекулярная физика. М: АСАДЕМА. 2000г.
   
2. 
   Г.Б. Померанцев, А.К. Ахметов. Курс общей физики. Обычная механика. Колебания и волны. Теория относительности Эйнштейна. Молекулярная физика и основы термодинамики. Астана:"Фолиант",2003.
   
3. 
   Трофимова, Т. И. Краткий курс физики. Изд. 7-е, стер. - М.: Высш. шк., 2009.
   

№ 12. Определение коэффициента линейного расширения твердых тел.

1. Ознакомление с экспериментальной установкой.

2. Выполнение лабораторной работы.

3. Проанализировать результат.

4. Проведение расчетов, оформление отчета и защита лабораторной работы.
Краткие сведения из теории

Если увеличить температуру твердых тел, то увеличивается и его меры. Если начальная длина тела , то его относительное увеличение прямо пропорционально к изменению температуры.

здесь α - коэффициент линейного увеличения тел; изменение длины тела, - начальная температура тела, - температура тела во время нагревания.

Температуру тела при нагревании 1⁰С во время относительного увеличения тела называют линейным коэффициентом увеличения.

(2)

здесь t₀ и t₁ начальная температура и температура после нагрева тела, L₀ и L_t- длины тела, соответствующие этим температурам.

Любую температурную длину тела можно характеризовать через начальную длину тела:

(3)

Если преобразить длину тела, то и объем преобразуется:

здесь - коэффициент среднего объемного увеличения тела.

здесь изменение объема тела при повышении температуры на 1⁰C; - интервал нагрева температуры.

В данной работе находиться коэффициент среднего линейного расширения твердых тел. Для этого берут образцы испытуемых материалов в форме стержня и помещают в воду, которую нагревают. В результате длина стержня изменяется на величину , которую определяют при помощи индикатора.

Электрическая схема прибора для определения коэффициента линейного расширения твердых тел приведена на рисунке 1.

Рисунок 1.

Сопротивление R₂ (резистор МЛТ 2-2400м ) , который присоединен параллельно к индикаторной лампе исполняет роль элементарного шунта.

В прибор включается цепь при помощи кнопки K (В-6-01-1250). К основанию 1 прибора (см. рис. 2) прикреплен защитный корпус 2. Во внутренней части корпуса размещается нагреватель 3. Во время опыта в пробирку 5 находящееся внутри нагревателя, устанавливается образец изучаемого материала 6.Пробирка жестко закреплена прокладке 4, изготовленной из резины. На штативе 7 закреплен кронштейн 8, который можно повернуть на 90⁰.

К кронштейну устанавливается индикатор 9, который определят изменение длины. К тому же в панели прибора установлены индикаторная лампа 10 и соединительная кнопка 11. Прибора соединяют к источнику тока через шнур.

2. Измерьте длину образца с формой стержня при помощи штангенциркуля L₀.

3.Проверьте, включен ли прибор. Затем установить индикатор к кронштейну и закрепить.

4.Вложить вниз выпуклую сторону в приборах, где есть тела, которые исследуется в воде и установить пробирку в нагреватель через резиновую прокладку.

5. Ту сторону тела, которая не вмещается, плотно прикрепить в индикаторный ось так, чтобы индикатор показывал “фенольное” состояние. Для этого нужно хорошенько закрепить кронштейн к винту.

6. Соединить прибор к электрической цепи и со стороны индикаторной лампы и включить кнопку соединителя.

7. Подождать до кипения воды в пробирке.

8. Показывать изменение длины тела в результате нагревания и изменение стрелки индикатора.

9. Разъединить прибор с источника тока, повернуть, взять пробирку с нагревателя и установить на штативе.

10. Для каждого образца материи повторить опыт 3-5 раза.

11. Исследование повторить для тел, которые сделаны из других материалов.

12. Рассчитать коэффициент линейного расширения тел по второму уравнению.

13. Определить относительную ошибку.

1. Как можно объяснить тепловое увеличение тел по молекулярно- кинетической теории?

2. Как рассчитается сравнительное удлинение?

3. Как определяется α, β коэффициенты?

4. Проведение α определения.
Порядок оформления отчетов и их защита:

1. Выполнить эксперимент

2. Результаты вычислений занести в таблицы.

3. Выводы по проведенной работе.

1. 
   И.В.Савельев, Курс общей физики. Т.1: Механика. Молекулярная физика и термодинамика. М.: КноРус, 2012.
   
2. 
   А. А. Детлаф, Б. М. Яворский, Курс физики.- М. : Академия, 2008.
   
3. 
   Т. И. Трофимова, Курс физики.- М. : Академия, 2007.
   
4. 
   Сивухин Д.В. Общий курс физики. Термодинамика и молекулярная физика.- Изд. второе, испр. - М.: Наука, 2002.
   

1. 
   Гершензон Е. Термодинамика и молекулярная физика. М: АСАДЕМА. 2000г.
   
2. 
   Г.Б. Померанцев, А.К. Ахметов. Курс общей физики. Обычная механика. Колебания и волны. Теория относительности Эйнштейна. Молекулярная физика и основы термодинамики. Астана:"Фолиант",2003.
   
3. 
   Трофимова, Т. И. Краткий курс физики. Изд. 7-е, стер. - М.: Высш. шк., 2009.