- •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
Уравнение Клапейрона–Менделеева и изопроцессы
Пусть некоторый газ переходит из состояния, определяемого параметрами , в состоянии с. Указанные параметры связаны равенством
(6)
Это равенство называют уравнением состояния. Оно принимает простой вид, если массу газа выразить в молях.
Молем называют количество вещества, содержащее столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде массой 0,012кг.
Моль любого вещества при нормальных условиях (давление 760 мм. рт. ст. и температура ) занимает одинаковый для всех газов объём – 22,4 литра. Следовательно, для одного моля полученное уравнение (6) имеет вид:
Полученную постоянную величину обозначают буквой R
и называют молярной газовой постоянной.
Очевидно, что для молей газа получим
или , (7)
где т – масса газа;
М – молярная масса данного газа;
–число молей газа.
Это уравнение называют уравнением Клапейрона–Менделеева.
Процессы в газах, протекающие при неизменности какого–либо параметра, называют изопроцессами.
Процесс, протекающий при неизменной температуре, называется изотермическим. Уравнение изотермического процесса (закон Бойля–Мариотта) записывается так:
, (8)
где – давление объём данной массы газа в начальной и конечном состояниях.
Процесс, протекающий при неизменном давлении, называется изобарическим. Уравнение изобарического процесса (закон Гей–Люссака) может быть представлен в виде:
или , (9)
где – объём газа при;
–объём того же газа при температуре Т;
–термический коэффициент объёмного расширения газа, одинаковый для всех газов: .
Величину называют биномом объёмного расширения.
Процесс, протекающий при неизменном объёме, называется изохорическим. Уравнение изохорического процесса называют уравнением Шарля
или (10)
где – термический коэффициент давления.
Для идеальных газов, т.е. газов, точно подчиняющихся законам Бойля–Мариотта и Гей–Люссака,
(11)
На рис. 1 показаны графики изопроцессов в координатах .
2. Описание прибора
Одним из приборов для измерения температуры является газовый термометр.
Стеклянный баллон А (рис. 2), опущенный в сосуд С с водой, соединён капиллярной трубкой В с манометром М1М2. Трубка имеет кран К. Оба колена манометра соединены резиновой трубкой Е. В трубке М1 имеется указатель У (стеклянное острие или метка). Для сохранения постоянного объёма газа в баллоне А каждый раз перед отсчётом давления надо подводить уровень жидкости до соприкосновения с остриём У или меткой.
Изменение уровня жидкости в левом колене производится перемещение правого колена М2. Температура жидкости измеряется термометром Т.
3. Порядок выполнения работы
1. Наполняют сосуд С водой и опускают в него баллон А.
2. Открывают кран К, поднимая или опуская правое колено М2 манометра, подводят уровень жидкости в левом колене под остриё У или метку. При открытом кране К давления воздуха в баллоне равно атмосферному. Обозначают его Р и определяют по барометру. Температуру воздуха в баллоне принимают равной температуре воды и записывают в таблицу.
3. Закрывают кран К и включают нагреватель. Нагрев воду примерно на , выключают нагреватель. Перемешивая воду, ожидают пока температура воды перестанет повышаться.
4. Приведя уровень жидкости в левом колене опять в соприкосновение с острием или меткой, измеряют температуру воды (воздуха в баллоне) и разность уровней жидкости в коленах манометра. Результаты измерений записывают в таблицу.
5. Нагревают воду ещё на и повторяют те же операции, которые указаны в пунктах 3 и 4. Опыт повторяют не менее 5 раз примерно через равные интервалы температур. Полученные значенияиоткладывают (рис. 3) на графике и по полученным точкам строят прямую, проходящую через начало координат. Взяв какую–либо точку на этой прямой, легко найти отношение, а зная отношениеможно вычислить величину. Если жидкость в манометре заменить другой жидкостью плотностью, то коэффициентс нужно заменить на .