- •Министерство Образования и науки Российской Федерации
- •Основы теории обработки результатов.
- •Погрешности измерения.
- •Модуль 1. Механика Лабораторная работа №2 «Определение ускорения свободного падения»
- •Краткая теория
- •2. Описание установки. Порядок выполнения работы.
- •Протокол лабораторной работы №2.
- •Список рекомендуемой литературы
- •Описание установки
- •3. Порядок выполнения работы а. Проверка правильности соотношения
- •Б. Проверка правильности соотношения
- •Вопросы для самопроверки к работе №3
- •2. Порядок выполнения работы.
- •Протокол лабораторной работы №4.
- •2.Описание установки
- •3. Порядок выполнения работы
- •Протокол лабораторной работы №5
- •Понятие температуры
- •Уравнение Клапейрона–Менделеева и изопроцессы
- •2. Описание прибора
- •3. Порядок выполнения работы
- •Протокол лабораторной работы №6.
- •Вопросы для самопроверки к работе №6
- •Список рекомендуемой литературы
- •1. Описание установки.
- •1. Порядок выполнения работы
- •Протокол лабораторной работы №7
- •Вопросы для самопроверки к работе №7
- •2. Порядок выполнения работы.
- •Протокол лабораторной работы №8
- •Вопросы для самопроверки к работе №8
- •Порядок выполнения работы.
- •Данные установки
- •Протокол лабораторной работы №9
- •Обработка результатов измерений
- •Прилагается к данной работе:
- •Порядок выполнения работы
- •Данные установки
- •Протокол лабораторной работы №10
- •Обработка результатов измерений
- •Вопросы для самопроверки к работе №10
- •Описание аппаратуры и порядок выполнения работы
- •Вопросы для самопроверки к работе №11
- •Порядок выполнения работы.
- •Описание метода измерения и установки.
- •Порядок выполнения работы.
- •Протокол лабораторной работы №15
- •Вопросы для самопроверки к работе №15
- •Принцип Гюйгенса
- •Принцип Гюйгенса – Френеля
- •Метод зон Френеля
- •Дифракция от щели в параллельных лучах
- •Дифракционная решетка
- •Лабораторная установка и порядок проведения работы
- •Часть I
- •Часть II
- •Протокол лабораторной работы №24
- •Вопросы для самопроверки к работе №24
- •Поляризация при отражении и преломлении
- •Поляризация при двойном лучепреломлением
- •Поляризационная призма Николя
- •Закон Малюса
- •Порядок выполнения работы
- •Протокол лабораторной работы №25
- •Внешний фотоэффект, законы Столетова.
- •Внешний фотоэффект и волновая теория света
- •Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта
- •Внутренний фотоэффект
- •Типы фотоэлементов
- •Порядок выполнения работы
- •Протокол лабораторной работы №28
- •Вопросы для самопроверки к работе №28
- •Дисперсия света
- •Сериальные формулы
- •Ядерная модель строения атома по Резерфорду
- •Затруднения теории Резерфорда
- •Понятие о квантах и постоянная Планка
- •Постулаты Бора
- •Волны де Бройля
- •Линейчатые спектры по теории Бора
- •Энергетические уровни в атоме
- •Вывод расчетной формулы
- •Описание установки и порядок выполнения работы
- •Порядок выполнения работы
- •Протокол лабораторной работы №26
- •Протокол лабораторной работы №30 Вопросы для самопроверки к работе №30 Список рекомендуемой литературы
- •Правила оформления результатов выполнения заданий по каждой работе Лабораторного практикума
1. Порядок выполнения работы
Закрыв плотно экран В, открывают кран Е и накачивают в сосуд (или выкачивают) воздух. Закрывают кран Е, ожидают, когда установится постоянное давление воздуха в сосуде. После этого производят отчет разности Η1 уровеня жидкости в коленах манометра. Затем открывают на короткое время кран В, соединяют воздух сосуда с атмосферным воздухом и в момент, когда давление в сосуде будет равно атмосферному, закрывают кран. Снова ожидают, когда установится давление в сосуде после прошедшего адиабатного расширения (или сжатия).
Производят отчет по манометру величины Η2 и вычисляют значение величины γ по формуле (7).
Опыт повторяют не менее пяти раз и из всех значений величины определяют среднее значение . Все результаты измерений записывают в таблицу. Рекомендуемая форма протокола выполнения лабораторной работы приведены ниже.
Протокол лабораторной работы №7
№ опытов |
|
Η1 |
Η2 |
γ |
Δγ | |||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Среднее значения
Результат:
Вопросы для самопроверки к работе №7
Напишите уравнение I начала термодинамики.
Что такое внутренняя энергия газа?
Что такое молярная теплоемкость при и.
Напишите уравнение Майера.
Запишите I начало термодинамики для изохорического, изобарического и изотермического процессов.
Какой процесс называется адиабатным?
Запишите соотношение между P и V, T и V при адиабатном процессе.
Список рекомендуемой литературы
Дмитриева В.Ф., Прокофьев В.Л. Основы физики. – М.: Высшая школа, 2009.
Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высшая школа, 2010.
Материально–техническое обеспечение
1. Установка для лабораторной работы по молекулярной физике «Определение показателя степени в уравнении Пуассона методом Клемана – Дезорма».
2. Программа для моделирования лабораторной работы на компьютере.
Лабораторная работа №8.
«Определение коэффициента вязкости жидкости по методу Стокса»
Краткая теория.
Движение молекул газа в термодинамической равновесной системе полностью хаотично. Из основных представлений кинетической теории следует, что газы испытывают в 1 секунду порядка столкновений (соударений). Число столкновений (среднее) за 1с
,
где d – эффективный диаметр молекул газа;
n – концентрация (т.е. число молекул в единице объёма); ;
–средняя арифметическая скорость молекул.
Расстояние, которое проходит молекула между двумя последовательными соударениями называется средней длиной свободного пробега
;
В газах и жидкостях вследствие хаотичного движения молекул происходит необратимый процесс переноса различных физических величин. Эти явления объединяются общим названием «явление переноса».
I. Перенос массы от мест с более высокой концентрацией молекул к местам с более низкой концентрацией называют диффузией.
Эта масса определяется уравнением:
Здесь – площадка, нормальная к потоку продиффундирующему через неё массыМ;
–время движения молекул через площадку ;
–градиент концентрации; ;– масса одной молекулы газа;
Д – коэффициент диффузии: .
II. Перенос импульса молекулами из соприкасающихся слоёв газа или жидкости, в которых молекулы движутся с разными скоростями в одном направлении, определяют силы внутреннего трения (их называют вязкостью).
Сила внутреннего трения F между двумя слоями жидкости определяется уравнением
,
здесь – градиент скорости, т.е. изменение скорости на единицу длины в направлении осих.
Коэффициент вязкости , где– плотность газа или жидкости.
III. Перенос энергии происходит вследствие хаотичного движения молекул из областей с более высокой температуры и обладающих большей энергией () в области с более низкой температурой. Этот процесс называетсятеплопроводностью. Перенос энергии определяется уравнением
где Q – количество теплоты, перенесённое через изотермическую площадку за время;
–градиент температуры;
х – коэффициент теплопроводности.
;
–удельная изохорическая теплоёмкость.
При движении тела в вязкой среде возникает сопротивление этому движению. При малых скоростях и обтекаемой форме тела сопротивления обусловлена вязкостью жидкости. Слой жидкости, непосредственно прилегающий к твёрдому телу, прилипает к его поверхности и увлекается им. Следующий слой увлекается за телом с меньшей скоростью. Таким образом, между слоями возникают силы внутреннего трения.
При падении шарика радиуса r в вязкой жидкости, находящеёся в мензурке (рис. 1), на него действует две противоположно направленные силы. Одна из них f обусловлена гравитацией за вычетом выталкивающих (архимедовой) силы. Другая сила F обусловлена внутренним тернием. Из теории следует, что
(1)
(2)
где – коэффициент вязкости (или внутреннего трения);
–плотность вещества шарика;
–плотности жидкости;
g – ускорение силы тяжести;
–скорость шарика.
Цель работы – измерение вязкости жидкости методом Стокса.
Как видно из (2), сила растёт с увеличением скорости до тех пор, пока не установится равенство сил f и F:
(3)
С этого момента шарик движется равномерно и прямолинейно (установившиеся движение). Из (3) следует, что коэффициент вязкости
(4)
В методе Стокса по этой формуле, измерив r и и пользуясь известными значениями,иg, определяют вязкость жидкости.