- •Министерство сельского хозяйства р.Ф.
- •Инструкция по технике безопасности, для работающих в лабораториях физики. Общие положения
- •Основные положения.
- •Надзор.
- •Меры оказания первой помощи при несчастных случаях
- •Инструкция по подготовке к лабораторному занятию, проведению и отчёту по работе.
- •Введение в теорию измерений физических величин
- •Задача измерений. Основные понятия и их определения
- •Пример нахождения объема цилиндра
- •Графическая обработка результатов измерения
- •Лабораторная работа №1 определение породы древесины по плотности.
- •Теоретическое введение
- •Описание штангенциркуля и микрометра.
- •Порядок выполнения работы:
- •Контрольные вопросы:
- •Статическое трение
- •Кинематическое трение Трение скольжения.
- •Трение качения и верчения.
- •Значение коэффициентов трения скольжения и трения качения для некторых материалов
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Определение статического коэффициента трения скольжения
- •Определение коэффициента трения качения
- •Определение коэффициента трения скольжения
- •Дополнительное задание
- •Контрольные вопросы:
- •Лабораторная работа №3
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Дополнительное задание
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №4
- •Описание установки и методики эксперимента
- •Порядок выполнения работы
- •Определение момента инерции маховика и силы трения в опоре
- •Дополнительное задание
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №5 термогравиметрический способ измерения влажности семян
- •Теоретическое введение
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы:
- •Контрольные вопросы:
- •Лабораторная работа №6 определение моментов инерции тел методом крутильных колебаний
- •Введение
- •Описание установки и метода измерения
- •Порядок выполнения работы
- •Определение коэффициента упругости проволоки и момента
- •Описание установки
- •Определение коэффициента вязкости жидкостей по методу Стокса
- •Дополнительное задание
- •Описание установки и методика выполнения работы
- •Порядок выполнения работы
- •Дополнительное задание
- •Приложение к лабораторной работе №8
- •Описание эксперимента
- •Лабораторная работа №9 определение постоянной больцмана по измерению парциального давления эфира
- •Введение
- •Описание метода измерения и установки
- •Порядок выполнения работы
- •Определение постояной больцмана
- •Дополнительное задание
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Определение универсальной газовой постоянной
- •Дополнительное задание
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №11
- •Введение
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Определение коэффициента линейного расширения
- •Дополнительное задание
- •I. Определение коэффициента поверхностного натяжения методом отрыва кольца
- •Порядок выполнения работы
- •Определение коэффициента поверхностного натяжения методом отрыва кольца
- •II. Определение коэффициента поверхностного натяжения методом отрыва колец
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа №13 изучение гармонических колебаний
- •Введение
- •Определение ускорения силы тяжести
- •Дополнительное задание
- •Описание установки и метода измерений
- •Зависимость периода колебаний физического маятника от положения груза а2
- •Определение ускорения силы тяжести с помощью оборотного маятника
- •Указания по оценке погрешности
- •Порядок выполнения работы
- •Дополнительное задание
- •II. Описание установки и методика измерений
- •Описание установки
- •Определение собственной частоты колебаний пружинного маятника
- •3. Определение логарифмического декремента затухания методом сравнения амплитуд
- •4. Исследование зависимости затухания колебаний от сопротивления среды.
- •III. Выполнение работы задание 1. Определить собственную частоту колебаний пружинного маятника
- •Задание 2. Определить логарифмический декремент затухания
- •Задание 3. Исследование зависимости затухающих колебаний от сопротивления среды.
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Оглавление
Приложение к лабораторной работе №8
Экспериментальная установка
Рис.8.3.
Описание эксперимента
При помощи насоса С в стеклянный баллон В (кран открыт – положение вертикально) накачивают воздух. Давление и температура воздуха внутри баллона повышается. Нагнетание воздуха осуществляется до давления в водяном манометре А до уровня 20-30 см. Кран Д закрывают (положение горизонтальное). Через некоторое время (30-60 секунд) вследствие теплообмена температура в баллоне понизится до температуры окружающей среды. В этот момент определяют давление по манометру А (h1).
Кран Д открывают (вынимают его из трубки). В этот момент происходит адиабатическое расширение воздуха в баллоне В. Давление воздуха понижается и становится равным атмосферному. Уровни жидкости в манометре сравнивают.
Кран Д вставляют в трубку в горизонтальном положении. Так как произошло адиабатическое расширение воздух, то температура в баллоне понизилась. После закрытия крана Д происходит теплообмен воздуха в баллоне и в окружающей среде. Температура воздуха в баллоне повышается, при этом повышается его давление. Уровни жидкости в манометре расходятся и через 2-3 минуты достигают максимума, определяют разность уровней, т.е. давление (h2).
Коэффициент определяют из соотношения
Опыт повторяют пять раз. Результаты заносят в таблицу.
№ п/п |
h1 |
h2 |
|
ср |
|
ср |
т | |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
i – число степеней свободы воздуха.
Лабораторная работа №9 определение постоянной больцмана по измерению парциального давления эфира
Цель работы: изучить законы идеальных газов и определить постоянную Больцмана.
Приборы и принадлежности: стеклянный баллон емкостью 10 литров, водяной манометр, медицинский шприц, термометр, жидкий этиловый эфир.
Введение
Идеальным называется газ, между молекулами которого отсутствуют силы взаимного притяжения, а собственный объем молекул газа очень мал по сравнению с объемом сосуда, в котором находится газ. Принимается, что при соударениях молекулы такого газа ведут себя как абсолютно упругие шарики, исчезающие малых размеров.
Опыты показали, что реальные газы при не слишком низких температурах и достаточно малых давлениях по своим свойствам близки к идеальным газам.
Для описания состояния газа используются параметры состояния системы. Основными параметрами состояния газа являются:
а) объем газа V (всегда совпадает с объемом сосуда, в котором газ помещен)
б) давление – Р (физическая величина, численно равная силе, действующей на единицу площади поверхности по нормали к ней)
в) температура – Т (характеризует степень нагретости тела).
Для данной массы идеального газа справедливо отношение:
выведенное Клапейроном.
Д.И. Менделеев видоизменил закон Клапейрона, объединив его с законом Авогадро. Последний гласит: киломоли всех газов при одинаковых значениях давления и температуры имеют одинаковые объемы. Например, объем одного киломоля идеального газа при нормальных условиях равен 22,4 м3/кмоль.
Обозначив объем киломоля газа V0, получим:
(9.1.)
где R – универсальная газовая постоянная.
Отношение определяет число киломолей газа, содержащееся в его массе. Здесьm – масса газа, - масса киломоля газа.
Умножив левую и правую часть уравнения (9.1.) на величину и приняв во внимание, что
(9.2.)
получим уравнение Менделеева – Клапейрона для любой массы идеального газа:
(9.3.)
здесь R=8,31103 Дж/кмольК.
Физический смысл универсальной газовой постоянной заключается в том, что она численно равна работе, которую может совершить 1 кмоль идеального газа при нагревании его на один кельвин при изобарическом расширении.
Основным уравнением кинетической теории газа принято называть уравнение, связывающее давление газа с массой и скоростью молекул этого газа, их концентрацией. (концентрацией молекул называют число молекул в единице объема).
Уравнение имеет вид:
(9.4.)
Здесь m0 – масса молекулы,
- квадрат среднеквадратической скорости молекул газа. Это такая скорость, которой должны обладать все молекулы системы, чтобы производить давление Р.
n – концентрация молекул.
Если в последнем уравнении умножить и разделить правую часть на 2, то можно выделить в нем член
(9.5.)
Это есть величина, равная средней кинетической энергии поступательного хаотического движения одной молекулы газа.
Если воспользоваться уравнением (9.1.), выразив из него давление Р и приравнять правые части полученного уравнения и уравнения (9.4.) с учетом уравнения (9.5.), то получим:
(9.6.)
Из уравнения (9.6.) выразим величину средней кинетической энергии поступательного хаотического движения молекул, получим:
(9.7.)
Заметим, что концентрация молекул газа умноженная на объем моля (киломоля газа) равна числу молекул в объеме моля (киломоля) газа, т.е. nV0=NA – число Авогадро, N=6,0221023моль-1.
Если постоянную R разделить на постоянную R, получится величина постоянная. Ее называют постоянной Больцмана и обозначают
(9.8.)
С учетом последнего равенства уравнения (9.7.) примет вид
(9.9.)
Энергия поступательного хаотического движения молекулы газа пропорциональна абсолютной температуре. Из этого уравнения становится понятна связь между энергией и температурой.
Постоянная Больцмана здесь играет роль коэффициента пропорциональности между энергией и температурой. В данной работе необходимо эту постоянную определить экспериментально.