Лабораторки, физика

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФИЛИАЛ ФГБОУ ВПО «УГАТУ»

В Г. СТЕРЛИТАМАКЕ

КАФЕДРА ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНЫХ

И ОБЩЕПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ ДИСЦИПЛИН

Отчет по лабораторной работе № 1

Изучение процесса кристаллизации.

Выполнил: Родионов В.В.

Проверила: Шишкина А.Ф.

Стерлитамак 2015г.

Лабораторная работа №1

Тема: Изучение методов измерений линейных размеров и объёма твердых тел.

Цель работы:

1. Ознакомиться с устройством штангельциркуля и микрометра.

2. Приобрести навыки работы с этими приборами

3. Научить обрабатывать результаты измерений

Оборудование: Штангельциркуль, микрометр, набор тел.

Задание 1. Определить объём параллелепипеда

Погрешность штангельциркуля = 0,05

№ изм.	а(мм)	∆a (мм)	b(мм)	∆b(мм)	h(мм)	∆h(мм)	V(мм3)
1	70	0,05	40	0,05	30	0,05	84000
2	70	0,05	40	0,05	30	0,05	84000
3	70	0,05	40	0,05	30	0,05	84000
Ср.	70		40		30		84000

Задание 2. Определить объем цилиндра.

;

№ изм.	H(мм)	∆H(мм)	d(мм)	∆d(мм)	V(мм3)
1	40	0,05	24,4	0,05
2	40	0,05	24,4	0,05
3	40	0,05	24,4	0,05
Ср.	40		24,4		18694,304

Вывод: На данной лабораторной работе я ознакомился с устройством штангенциркуля и микрометра, приобрел навыки работы с этими приборами и научился обрабатывать результаты измерений.

Ответы на контрольные вопросы: 1. Измерения бывают прямые и косвенные.

При прямом измерение числовое значение искомой величины находят с помощью технического средства измерения т.е. с помощью специального прибора, например линейки, термометра.

При косвенном измерении числовое значение искомой величины рассчитывают по формуле содержащей величины, которые могут быть измерены прямым способом.

2. При прямых измерениях отклонение измеренного значения величины от истинного обусловлено такими причинами:

• Неточностью измерительного прибора,

• Его неисправностью,

• Непостоянством внешних условий эксперимента,

• Нарушением правил измерения экспериментатора (например, неправильным положением глаза относительно конца стрелки – указателя прибора, запаздыванием снятия показания),

Выбором неудачной методики проведения измерения

3. Абсолютная погрешность измерения физической величины. Она показывает, на сколько полученное при измерении приближенное значение отличается от истинного.

ε – относительная погрешность. Она показывает, какой процент абсолютная погрешность составляет от приближенного экспериментально полученного значения измеренной величины.

Понятие об этой погрешности вводят потому, что абсолютная погрешность не дает полного представления о точности проведенного измерения.

Относительная погрешность величина безразмерная – она выражается либо в долях, либо в процентах.

Чем меньше относительная погрешность, тем более точно выполнены измерения.

5. С помощью штангенциркуля сняли размеры сторон и высот параллелепипеда в трех разных позиций.

6. Нониус -вспомогательная шкала, устанавливаемая на различных

измерительных приборах, служащая для более точного определения

количества долей делений.

Устройство нониусов основано на том, что человеческий глаз очень легко различает, составляют ли два штриха продолжение один другого или же они несколько сдвинуты.

Нониусы используются в измерительных приборах, у которых

при измерении длины или угла части прибора перемещаются

относительно друг друга, например, две ножки штангенциркуля.

На одной из этих частей нанесена шкала основного масштаба, на другой -нониус, представляющий собой небольшую шкалу, которая передвигается при измерении вдоль основного масштаба

7. Штангенциркуль используется для измерения деталей, причём, как их внутренних частей, так и внешних. Для этого инструмент имеет металлическую штангу с разметкой, верхние и нижние губки и рамку с нониусом. Внешние размеры детали определяются с помощью нижних губок. Для этого они разводятся в стороны, а после помещения между ними детали сдвигаются до упора и фиксируются винтом. Внутренние измерения осуществляются с помощью верхних губок, которые вводятся в отверстие и раскрываются. Результаты определяются по двум измерительным составляющим – шкале, расположенной на штанге, и нониусу на рамке. Цена деления шкалы составляет 0,5 мм, нониуса – 0,02 мм.

Микрометр, состоит из скобы с пяткой, подвижного винта с точной резьбой, трещотки и втулки-стебля, оборудованной двумя шкалами. Верхней размер указан в миллиметрах, нижней – в половинах миллиметра. На конической части барабана нанесены деления, служащие для отсчёта сотых долей миллиметра.

Измеряемая деталь помещается между пяткой и винтом, а затем фиксируется в неподвижном состоянии. Осевое усилие обеспечивает фрикционное устройство трещотка. Показания снимаются сначала по шкале стебля, а затем по шкале барабана, после чего полученные значения складывают и получают результат.

8. Объём — количественная характеристика пространства, занимаемого телом или веществом. Единица измерения объёма в СИ — кубический метр; от неё образуются производные единицы, такие как кубический сантиметр, кубический дециметр (литр)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФИЛИАЛ ФГБОУ ВПО «УГАТУ»

В Г. СТЕРЛИТАМАКЕ

КАФЕДРА ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНЫХ

И ОБЩЕПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ ДИСЦИПЛИН

Отчет по лабораторной работе № 10

Изучение процесса кристаллизации.

Выполнил: Родионов В.В.

Проверила: Шишкина А.Ф.

Стерлитамак 2015г.

Тема: Определить ускорение свободного падения с помощью физического и математического маятников.

Цель работы:

1. Определение ускорения свободного падения с помощью математического маятника.

2. Определение ускорения свободного падения с помощью оборотного маятника.

Приборы и принадлежности: экспериментальная установка, включающая в себя математический маятник, физический маятник, электросекундомер.

Определить ускорение свободного падения с помощью математического маятника.

- формула ускорения свободного падения математического маятника.

№ изм.	n	t(c)	T(c)	∆T(c)	lim	g(м/с)
1	20	25,42	1,271	0,025	0,31	7,56
2	20	25,22	1,261	-0,175	0,31	7,68
3	20	25,08	1,264	-0,115	0,31	7,65
4	20	25,65	1,282	0,255	0,31	7,43
5	20	25,39	1,269	-0,05	0,31	7,59
среднее	20	25,395	1,269	0	0,31	7,59

Определение ускорения свободного падения с помощью оборотного маятника.

– формула ускорения свободного падения оборотного маятника.

№ изм.	n	t(c)	t1(c)	T(с)	T1(c)	lпр.(м)	g(м/с)
1	20	29,34	25,63	1,467	1,281	0,31
2	20	29,52	25,5	1,476	1,279	0,31
3	20	29,75	25,68	1,487	1,284	0,31
4	20	29,56	25,75	1,478	1,2875	0,31
5	20	29,50	25,74	1,475	1,287	0,31
среднее	20	29,53	25,61	1,4767	1,2838	0,31	5,61

(м/с)

(c)

(м/с)

(м/с)

(%)

Вывод: На данной лабораторной работе я научился определять с помощью физического и математического ускорение свободного падения.

Ответы на контрольные вопросы:

1. Математический маятник — осциллятор, представляющий собой механическую систему, состоящую из материальной точки, находящейся на невесомой нерастяжимой нити или на невесомом стержне в однородном поле сил тяготения.

2. Физический маятник — осциллятор, представляющий собой твёрдое тело, совершающее колебания в поле каких-либо сил относительно точки, не являющейся центром масс этого тела, или неподвижной оси, перпендикулярной направлению действия сил и не проходящей через центр масс этого тела.

3. Приведенная длина физического маятника – это длина такого математического маятника, период колебаний которого совпадает с периодом данного физического маятника.

4. Теорема Штейнера: момент инерции J тела относительно произвольной неподвижной оси равен сумме момента инерции этого тела J_c относительно параллельной ей оси, проходящей через центр масс тела, и произведения массы тела m на квадрат расстояния d между осями.

5. Центр качаний, точка на перпендикуляре к оси подвеса, проходящем через центр массмаятника, которая расположена по ту же сторону от оси, что и центр масс, и отстоит от оси подвеса нарасстоянии приведённой длины физического маятника

6. Оборотный маятник - прибор для экспериментального определения ускорения свободного падения g. Представляет собой физический маятник.

7. ;

8. Когда маятник движется к положению равновесия вектора силы тяжести и углового ускорения направленны в точку равновесия, в случае когда маятник движется из положения равновесия вектор силы тяжести направлен в точку равновесия а вектор углового ускорения напротив, направлен от точки равновесия.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФИЛИАЛ ФГБОУ ВПО «УГАТУ»

В Г. СТЕРЛИТАМАКЕ

КАФЕДРА ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНЫХ

И ОБЩЕПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ ДИСЦИПЛИН

Отчет по лабораторной работе № 15

Изучение процесса кристаллизации.

Выполнил: Родионов В.В.

Проверила: Шишкина А.Ф.

Стерлитамак 2015г.

Тема: Изучение процесса кристаллизации

Цель работы:

Изучить процесс кристаллизации и формы растущих кристаллов при кристаллизации из растворов солей.

Приборы и принадлежности:

Биологический микроскоп, химические стаканы, электрическая плита, бюретки, медный купорос, поваренная соль.

Общая последовательность кристаллизации:

Переход вещества из жидкого в твердое (кристаллическое) состояние называется кристаллизацией. Процесс кристаллизации начинается при охлаждении расплавленного вещества до температуры ниже температуры кристаллизации. Кристаллизация протекает вследствие перехода системы в термодинамически устойчивое состояние, обладающее меньшей свободной энергией. Для начала процесса кристаллизации необходимо, чтобы свободная энергия твёрдой фазы была меньше чем свободная энергия жидкой фазы, это достигается при некотором переохлаждении сплава. Процесс кристаллизации происходит в две стадии: образование центров кристаллизации и роста кристаллов из них. С повышением переохлаждения возрастает разность свободных энергий жидкого и твердого состояний что способствует повышению скорости кристаллизации, т.е. увеличению числа зародышей. К росту способны лишь те кристаллы, рост которых сопровождается уменьшением свободной энергии системы. Такие зародыши называются критическими. Чем больше степень переохлаждения тем меньше размер критического зародыша. При небольшой степени переохлаждения (малой скорости их охлаждения) число зародышей мало, а скорость роста велика (получим крупное зерно). Рост кристаллов происходит в результате перехода к ним к ним атомов жидкости. При ускоренном охлаждении образуются дендритные (древовидные), пластинчатые или игольчатые кристаллы.

Рисунок 1 Этапы кристаллизации CuSO₄

Рисунок 2 Этапы кристаллизации NaCl

Кристаллизация CuSO₄:

а) процесс кристаллизации начинается по краям капли, то есть там, где температура низкая

б) форма первых образовавшихся кристаллов является неправильной

в) процесс кристаллизации начинается с образования центров кристаллизации далее кристаллизация происходит в разные стороны от центров

г) форма кристаллов образовывающихся во вторую очередь также является неправильной как и в первом случае

д) процесс кристаллизации завершается в центре капли

е) в центре кристаллизации кристаллы имеют более правильную ( вследствие приближения всей системы к равновесному состоянию), вытянутую(дендритную) форму из за ускоренного отвода тепла

ж) можно выделить зону кристаллизации по краям капли и зону кристаллизации вокруг центров кристаллизации, образующихся в центре капли

Кристаллизация NaCl:

а) процесс кристаллизации начинается по краям капли, то есть там, где температура низкая

б) форма первых образовавшихся кристаллов приближенно похожа на правильную

в) процесс кристаллизации начинается с образования центров кристаллизации далее кристаллизация происходит в разные стороны от центров

г) форма кристаллов образовывающихся во вторую очередь является почти геометрически правильной похожая на квадрат

д) процесс кристаллизации завершается в центре капли

е) в центре кристаллизации кристаллы более правильные нежели чем по краям

ж) можно выделить зону кристаллизации по краям капли и зону кристаллизации вокруг центров кристаллизации, образующихся в центре капли

Сравнение процессов кристаллизации CuSO₄ и NaCl:

а) процесс кристаллизации начинается по краям капли, то есть там, где температура низкая

б) форма первых образовавшихся кристаллов у CuSO₄ неправильная нежели чем у NaCl

в) процесс кристаллизации начинается с образования центров кристаллизации, далее кристаллизация происходит в разные стороны от центров кристаллизации

г) форма кристаллов образовывающихся во вторую очередь у CuSO₄ является неправильной, а у NaCl почти геометрически правильной похожая на квадрат

 д) процесс кристаллизации завершается в центре капли

е) в центре кристаллизации кристаллы имеют более правильную (вследствие приближения всей системы к равновесному состоянию) и вытянутую (дендритную) форму из за ускоренного отвода тепла у CuSO₄

ж) можно выделить зону кристаллизации по краям капли и зону кристаллизации вокруг центров кристаллизации, образующихся в центре капли

Вывод: на данной лабораторной работе мы изучили процесс кристаллизации и формы растущих кристаллов при кристаллизации из растворов солей.

Ответы на контрольные вопросы:

1. Кристаллическое строение веществ характеризуется закономерным размещением атомов в пространстве с образованием кристаллической решетки.

2. Многие свойства реального кристаллического вещества зависят от степени совершенства строения его кристаллической решетки. Известно, что реакционная способность реальных кристаллов тем выше, чем больше энергия их решетки отличается от энергии решетки идеального кристалла (в совершенной кристаллической решетке масс передача, необходимая для осуществления реакции в твердой фазе, практически невозможна). В связи с этим целесообразно остановиться на причинах, характере и наиболее важных следствиях этого отличия.

Идеальный кристалл состоит из правильно расположенных во всех направлениях атомов, ионов или молекул. В каждом таком кристалле существует определенная, характерная для него структурная единица или элементарная ячейка, точное повторение которой в трех измерениях образует его решетку.

Дефектами кристалла называют всякое нарушение трансляционной симметрии кристалла — идеальной периодичности кристаллической решётки. Различают несколько видов дефектов по размерности. А именно, бывают нульмерные (точечные), одномерные (линейные), дву-мерные (плоские) и трёхмерные (объемные) дефекты.

3. Кристаллизация — процесс фазового перехода вещества из жидкого состояния в твёрдое кристаллическое с образованием кристаллов. Фазой называется однородная часть термодинамической системы отделённая от других частей системы (других фаз) поверхностью раздела, при переходе через которую химический состав, структура и свойства вещества изменяются скачками.

Кристаллизация начинается при достижении некоторого предельного условия, например, переохлаждения жидкости или пресыщения пара, когда практически мгновенно возникает множество мелких кристалликов — центров кристаллизации. Кристаллики растут, присоединяя атомы или молекулы из жидкости или пара. Рост граней кристалла происходит послойно, края незавершённых атомных слоев (ступени) при росте движутся вдоль грани. Зависимость скорости роста от условий кристаллизации приводит к разнообразию форм роста и структуры кристаллов (многогранные, пластинчатые, игольчатые, скелетные, дендритные и другие формы, карандашные структуры и т. д.). В процессе кристаллизации неизбежно возникают различные дефекты.

На число центров кристаллизации и скорость роста значительно влияет степень переохлаждения.

Степень переохлаждения — уровень охлаждения жидкого металла ниже температуры перехода его в кристаллическую (твердую) модификацию. Степень переохлаждения необходима для компенсации энергии скрытой теплоты кристаллизации. Первичной кристаллизацией называется образование кристаллов в металлах (сплавах и жидкостях) при переходе из жидкого состояния в твердое.

4. Размеры кристаллов разнообразны. Одни кристаллы крупны и легко различимы невооруженным глазом, другие же настолько малы, что могут быть рассмотрены только в микроскоп.