Вопросы к защите лабораторных (молекулярная физика)
.docмолекулярная физика и термодинамика
Лабораторная работа № 13
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОЙ ТЕПЛОТЫ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ И ИЗМЕНЕНИЯ ЭНТРОПИИ ПРИ ОХЛАЖДЕНИИ ТВЕРДОГО СПЛАВА
-
Описать процесс кристаллизации. Сформулировать закон сохранения энергии для процесса кристаллизации.
-
Записать закон сохранения энергии для процесса охлаждения твердого сплава.
-
Сформулировать I начало термодинамики.
-
Что такое энтропия?
-
Как изменяется энтропия в процессе кристаллизации?
-
Записать I начало термодинамики для изотермического процесса.
-
Записать выражение для изменения энтропии в обратимом процессе.
-
Получить формулу для расчёта теплоты кристаллизации сплава.
-
Получить формулу для расчёта изменения энтропии в процессе кристаллизации.
-
Как измеряется температура сплава?
-
Как измеряется время кристаллизации сплава?
-
Как проводится графическая обработка результатов эксперимента?
-
Как рассчитывается погрешность Δλк?
-
Какое количество теплоты требуется сообщить металлу массой m, находящемуся при температуре T1, для того чтобы расплавить его? Температура плавления T, удельная теплоёмкость c, удельная теплота плавления λ. Записать I начало термодинамики и выражение для изменения энтропии в этом процессе.
-
Кусок олова массой m1, имеющий температуру t1, опустили в сосуд с водой при температуре t2. Масса воды m2, удельная теплоёмкость олова c1, удельная теплоёмкость воды c2, теплоёмкость сосуда C. Найти температуру системы после установления равновесия.
-
ν молей идеального газа расширяется изотермически при температуре T от объёма V1 до объёма V2. Найти изменение энтропии газа. Процесс считать обратимым.
-
В каком процессе энтропия системы не изменяется? Привести пример.
Лабораторная работа № 14
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЯРНОЙ МАССЫ ВОЗДУХА
-
Что такое идеальный газ?
-
Записать уравнение состояние идеального газа, уравнение Менделеева-Клапейрона.
-
Сформулировать закон Дальтона.
-
Что такое эффективная молярная масса?
-
Вывести формулу для вычисления объёма вакуумной установки.
-
Вывести формулу для расчёта эффективной молярной массы воздуха по результатам эксперимента.
-
Какой процесс происходит в работе при открывании клапана, соединяющего баллоны, после откачки воздуха из одного из них? Нарисовать график этого процесса в координатах p, V. Записать используемый закон.
-
Написать первое начало термодинамики для процесса, происходящего в данной работе при соединении баллонов после откачки воздуха. Написать связь между p и V для данного процесса. Нарисовать график этого процесса в координатах p, V.
-
Нарисовать схему вакуумной установки. Какие краны необходимо в ней иметь для проведения опытов по измерению ее объема?
-
Как измеряется эффективная молярная масса воздуха?
-
Как измеряется плотность воздуха?
-
Чему равна погрешность взвешивания?
-
Как работает используемый в данной работе манометр? Какова цена его деления?
-
Построить графики изотермического процесса идеального газа в координатах p, V; V, T; p, T; ρ, T; ρ, p.
-
ν молей идеального газа нагрели изохорически от температуры T1 до температуры T2, при этом давление увеличилось в n раз. Найти объём сосуда.
-
При изотермическом расширении идеального газа давление уменьшилось в n раз. Во сколько раз изменилась плотность газа?
-
В воздухе содержится 78% азота (по массе), 21% кислорода, 1% аргона. Найти эффективную молярную массу воздуха.
-
Воздух из баллона объёма V откачивают с помощью поршневого насоса объёма V0. За сколько ходов поршня давление воздуха в баллоне станет равным p? Начальное давление равно атмосферному p0.
Лабораторная работа № 15
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОШЕНИЯ ТЕПЛОЕМКОСТЕЙ Cp/CV ГАЗОВ
-
Дать определение теплоёмкости тела, удельной и молярной теплоёмкости вещества.
-
Что такое идеальный газ?
-
Какой процесс называется адиабатическим?
-
Написать уравнение Пуассона для адиабатического процесса и выражение для коэффициента Пуассона через молярные теплоёмкости при постоянном объёме и постоянном давлении.
-
Чему равен коэффициент Пуассона для идеальных одно-, двух- и многоатомных газов?
-
Что такое степень свободы?
-
Что такое внутренняя энергия?
-
Что такое количество теплоты?
-
От чего зависит внутренняя энергия идеального газа?
-
Сформулировать I начало термодинамики. Записать его для изотермического, изобарического, изохорического и адиабатического процессов.
-
Что такое обратимый процесс?
-
Записать уравнение Пуассона в координатах V, T; p, T.
-
От чего зависит молярная теплоемкость идеального газа?
-
Почему теплоемкость газа при постоянном объеме меньше теплоемкости при постоянном давлении?
-
Как удельная теплоёмкость связана с молярной теплоёмкостью?
-
Провести сравнение адиабатического и изотермического процессов с молекулярно-кинетической точки зрения.
-
Записать уравнения изотермического, изохорического, изобарического и адиабатического процесса идеального газа.
-
Построить графики изотермического, изохорического, изобарического и адиабатического процесса идеального газа в координатах p, V; V, T; p, T; ρ, T; ρ, p; U, ρ.
-
Как изменяется температура идеального газа при адиабатическом расширении? При адиабатическом сжатии?
-
Как изменяется внутренняя энергия данной массы идеального газа в этих процессах, если температура газа возрастает на заданную величину?
-
Вывести расчетную формулу для коэффициента Пуассона.
-
Какая величина измеряется в данной работе? Как она связана с молярными теплоемкостями газа Cp и CV?
-
Какие процессы имеют место при выполнении данного эксперимента? На каких этапах опыта протекают эти процессы?
-
Можно ли считать процесс, происходящий при открывании клапана в баллоне, адиабатическим?
-
Являются ли процессы, протекающие в данной работе, обратимыми? Почему?
-
Какие процессы будут осуществляться в данной работе, если закрыть клапан до завершения адиабатического процесса, и если закрыть его некоторое время спустя после завершения процесса?
-
Каким методом можно найти показатель адиабаты экспериментально?
-
Время какого процесса определяет величина τ?
-
Можно ли найти γ этим методом, проделав измерения лишь для одного значения τ?
-
Рассказать о теплообмене газа с окружающей средой на каждом этапе опыта. Что необходимо знать, чтобы можно было определить количество полученного или отданного воздухом тепла на каждом этапе опыта?
-
Найти удельную теплоёмкость воздуха для каждого процесса в данной работе.
-
Доказать, исходя из I начала термодинамики, что для идеального газа коэффициент Пуассона больше 1.
-
Найти работу, совершаемую 1 молем одноатомного идеального газа при изотермическом расширении при температуре T от объёма V1 до объёма V2 = 2V1.
-
Какое количество теплоты нужно сообщить кислороду массой m, чтобы нагреть его изохорически от температуры T1 до температуры T2?
-
Многоатомный газ, расширяясь изобарно, совершает работу A. Найти изменение внутренней энергии газа и количество теплоты, переданное ему в этом процессе.
-
Найти работу, совершаемую 1 молем идеального газа при адиабатическом расширении от объёма V1 до объёма V2. Начальная температура газа T1.
Лабораторная работа № 16
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕЙ ДЛИНЫ СВОБОДНОГО ПРОБЕГА И ЭФФЕКТИВНОГО ДИАМЕТРА МОЛЕКУЛ ВОЗДУХА
-
Какие явления переноса вам известны?
-
В чём суть явления внутреннего трения?
-
Сформулировать закон внутреннего трения. Дать определение всех величин, входящих в него.
-
От чего зависит коэффициент внутреннего трения для газов?
-
Что называется длиной свободного пробега молекул?
-
Какое течение газа или жидкости называется ламинарным?
-
Каково молекулярно-кинетическое толкование внутреннего трения в идеальном газе?
-
Найти связь между коэффициентом внутреннего трения и средней длиной свободного пробега молекул, средней скоростью молекул.
-
Как зависят средняя скорость и средняя длина свободного пробега молекулы от давления при постоянной температуре?
-
Вывести формулу (3) описания работы.
-
Вывести формулу (7) описания работы.
-
Какое явление и как используется для измерения средней длины свободного пробега молекул?
-
Почему течение газа в капилляре на экспериментальной установке должно быть ламинарным?
-
При каком условии течение воздуха в капилляре экспериментальной установки можно считать ламинарным?
-
Как меняется скорость слоев газа по сечению капилляра в установке данной работы?
-
Как в данной работе создается разность давлений на концах капилляра?
-
Как устроен манометр, измеряющий разность давлений? Как изменятся показания манометра, если вместо воды его заполнить ртутью?
-
Какова связь между коэффициентами внутреннего трения, теплопроводности и диффузии?
-
Вывести формулу для среднего числа столкновений молекулы в единицу времени, для среднего времени между столкновениями.
-
Газ изохорически нагрели так, что температура возросла вдвое. Во сколько раз изменилась средняя длина свободного пробега молекулы газа?
-
Поезд движется в тоннеле со скоростью v. Расстояние между крышами вагонов и потолком тоннеля равно h. Найти силу сопротивления воздуха на единицу длины поезда. Коэффициент вязкости воздуха η.
Лабораторная работа № 17
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ ЖИДКОСТИ ПО МЕТОДУ СТОКСА
-
Какие явления переноса вам известны?
-
В чём суть явления внутреннего трения?
-
Сформулировать закон Ньютона для внутреннего трения. Дать определение всех величин, входящих в него.
-
От каких параметров и как зависит коэффициент внутреннего трения?
-
Какова природа внутреннего трения?
-
Почему внутреннее трение относится к явлениям переноса?
-
Почему внутреннее трение является необратимым процессом?
-
Записать II закон Ньютона для шарика, падающего в вязкой среде.
-
Одинакова ли сила внутреннего трения в течение всего времени движения шарика? Когда движение шарика можно считать установившимся?
-
Вывести формулу для расчёта коэффициента внутреннего трения.
-
Почему необходимо наблюдать только установившееся движение шарика? Сравнить характер движения шарика в начале падения и при установившемся движении.
-
Как измеряется коэффициент внутреннего трения в данной работе?
-
Как измеряется диаметр шариков? Какова точность этого измерения?
-
Вывести формулу для расчёта погрешности коэффициента внутреннего трения.
-
Парашютист массой M опускается равномерно со скоростью v. Чему равна сила сопротивления воздуха?
-
Шарик радиуса r и массы m движется равномерно в горизонтальном направлении со скоростью v0 в трубе с жидкостью вязкостью η. Найти результирующую силу, действующую на шарик.
-
Шарик радиуса r из пуха плотностью ρ, равномерно опускается в воздухе. С какой скоростью опускается шарик? Температура воздуха T, давление p0, эффективный диаметр молекул d, эффективная молярная масса μ.
-
Получить выражение для коэффициента внутреннего трения в идеальном газе.