Лабораторки ФИЗИКА

1

1

P = σ

+

,

(13.2)

R1

R2

P =

2σ

,

(13.3)

R

де R - радіус поверхні кривизни рідини, що має сферичну форму.

P = ρgh ,

(13.4)

де ρ - густина рідини; g - прискорення вільного падіння; h

- різниця

стовпчиків рідини в колінах трубки.

рідини в більшій трубці) можемо записати:

4σ

= ρgh ,

(13.5)

d

де d - діаметр капіляра.

Виразимо з (13.5) коефіцієнт поверхневого натяг рідини:

σ =

ρghd

(13.6)

4

σ =

ρgHD

,

(13.7)

4γ 2

діаметр d2 товстої трубки на зображенні

на її реальний діаметр d1:

γ =

d

2

(13.8)

d1

Таблиця 13.1

№

d1,

d2 ,

γ

Di ,

Hi ,

σi ,

σ −σi

,

(σ −σi )2 ,

м

м

м

м

Н•м

Н/м

Н2/м2

1

2

3

4

5

Середнє:

Сума:

1

n

σ

=

∑σi ,

(13.9)

n i=1

де n - кількість значень.

10.Визначте середньоквадратичне відхилення:

S =

∑n (σ

−σi )2

i=1

(13.10)

n(n −1)

16.Обчисліть абсолютну похибку:

σ = tn,α

S ,

(13.11)

де tn,α

- коефіцієнт Стьюдента.

17.Запишіть остаточний результат:

σ = σ ±

σ

(13.12)

18.Визначте відносну похибку розрахунків:

ε =

σ 100%

(13.13)

σ

11.Розрахуйте відносно теоретичну похибку розрахунку:

δ =

σT

− σ

100%,

(13.14)

σT

де σT

- теоретичне значення коефіцієнта поверхневого

натягу рідини

12.Сформулюйте та запишіть висновок до роботи.

Контрольні запитання до лабораторної роботи № 13

Поверхневий шар рідини. Поверхневий натяг. Коефіцієнт поверхневого

натягу. Явища на межі рідини та твердого тіла. Змочування і незмочування,

крайовий кут. Формула Лапласа. Капілярні явища, їх роль у житті людини.

Виведення формули (13.7), як зміниться цей вираз, якщо враховувати тиск

Лапласа в обох колінах U -подібної трубки? Класифікація похибок.

Лабораторна робота №14

ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ТЕПЛОПРОВІДНОСТІ МЕТАЛУ

МЕТОДОМ НЕСТАЦІОНАРНОГО ТЕПЛОВОГО ПОТОКУ

Мета роботи: визначити коефіцієнт теплопровідності металу.

Обладнання: металева штаба з міді, електроплитка, термопари,

термометр, секундомір.

Опис лабораторної роботи

Лабораторна установка зображена на рис. 14.1. На штативі закріплена

металева штаба з міді (1). Лівий кінець штаби нагрівають з допомогою

електроплитки (2). На металевій штабі через кожні 10 см нанесені штрихи

для позначення перетинів

x1 ,

x2 , x3 , у

яких вимірюється

температура з

допомогою впаяних термопар

1

3

(3). Термопари

з`єднані

з

4

електричним термометром

(4)

x1

x2

x3

провідниками.

Час

вимірюється

ручним

2

секундоміром.

В

роботі

за

Рис. 14.1

опорний вважаємо перетин x2 .

При

виконанні

роботи

необхідно пам’ятати про те, що елементи електричної плитки та металева

штаба мають дуже високу температуру.

нестаціонарного теплового потоку:

α

d 2T

=

dT

,

(14.1)

dx2

dt

де α - коефіцієнт температуропровідності речовини; T - температура зразка

на відстані x через час t

після початку його нагрівання.

Користуючись формулами наближених розрахунків, маємо:

dT

T

T

− T

x2,i

≈

=

x2,i+1

,

(14.2)

dt

t

ti+1 − ti

де i - порядковий номер вимірювання; Tx2,i

- температура у перетині x2 в

момент часу ti ; Tx2,i+1 - температура у перетині x2

в момент часу ti+1.

d 2T

≈

Tx1

+ 2

Tx2

+

Tx3

,

(14.3)

dx2

x2

x2

x2

1

2

3

де Tx1 , Tx2 , Tx3 - температури штаби в перетинах x1 , x2 та x3

відповідно.

Коефіцієнт температуропровідності:

α =

dT

d 2T

,

(14.4)

dt

dx2

Враховуючи

співвідношення

між

коефіцієнтами

λ = αcρ

(14.5)

dT

2

λ

λ − λ

(

λ − λi )2

t

,

T

,

T

,

T

,

,

d

T

α

,

i

i

№

i

x1,i

x2,i

x3,i

dt

dx2

,

i

Вт

Вт

Вт 2

2

с

K

K

K

2

м /с

К/с

К/м

м К

м К

м К

1 0

-

-

-

-

-

-

-

-

Середнє:

Сума:

6.

Обчисліть середнє арифметичне значення коефіцієнту теплопровідності:

1

n

λ

=

∑λi ,

(14.6)

n i=1

де n - кількість значень.

7.

Обчисліть середньоквадратичне відхилення:

S =

∑n ( λ − λi )2

i=1

(14.7)

n(n −1)

8. Обчисліть абсолютну похибку:

λ = tn,α

S ,

(14.8)

де tn,α - коефіцієнт Стьюдента.

9.

Запишіть остаточний результат:

λ = λ ±

λ

(14.9)

10.Обчисліть відносну похибку розрахунку:

ε =

λ 100%

(14.10)

λ

11.Обчисліть відносно теоретичну похибку розрахунку:

δ =

λT

− λ

100% ,

(14.11)

λT

12.Сформулюйте та запишіть висновок.

Контрольні запитання до лабораторної роботи № 14

Явища переносу. Рівняння теплопровідності. Градієнт температури.

Коефіцієнт теплопровідності. Обчислення похибок при непрямих

вимірюваннях.

Лабораторна робота №15

ВИЗНАЧЕННЯ ГАЗОВОЇ СТАЛОЇ ПОВІТРЯ

Мета роботи: дослідити

закон

Клапейрона

та

експериментально

визначити газову сталу для повітря.

Обладнання: балон з повітрям, манометр, барометр, термопара,

електропіч, термометр.

Опис лабораторної установки

Лабораторна установка складається з металевого балону (1) об’ємом

V0 , у якому знаходиться постійна маса m повітря. Балон з’єднано гумовою

2

трубкою

(2)

з

манометром (3), який

1

використовується

для

3

вимірювання

зміни

h

5

тиску та об’єму повітря

6

у

балоні.

Балон

з

повітрям

нагрівається

електроплиткою

(4).

4

Температура повітря

в

Рис. 15.1

балоні

вимірюється

термопарою (5), що з’єднана з гальванометром (6).

PV

= Bm

(15.1)

T

де B - газова стала (різна для різних газів); m - маса газу.

PV =

m

RT

(15.2)

ідеального газу в разі нагрівання його на 1 К при постійному тиску.

Розв’язавши систему рівнянь (15.1) та (15.2), одержимо:

B =

R

(15.3)

t = kc + t0

(15.4)

що їх показує гальванометр; t0 - кімнатна температура.

Абсолютна температура газу в балоні (за шкалою Кельвіна):

T = 273 + t

(15.5)

де V

≈ πD2 H - об’єм балону; D - діаметр балону; H - висота балону.

0

4

Зміна тиску повітря у балоні:

P = ρg

h

(15.8)

де g – прискорення вільного падіння на Землі.

Тиск нагрітого у балоні повітря:

P = P0 +

P

(15.9)

де P0 - атмосферний тиск.

Масу повітря в балоні знайдемо за наступним виразом:

m = ρV0

(15.10)

Газова стала (15.1):

B =

PV

(15.11)

mT

P0 =

t0 =

d =

S =

D =

V0 =

B ,

B ,

Bi2 ,

ti ,

Ti ,

hi ,

Pi ,

Pi ,

Vi ,

Vi ,

i

i

№

Дж

Дж

Дж

2

3

3

°C

К

м

Па

Па

м

м

кг К

кг К

кг К

1

2

3

4

5

Середнє:

Сума:

1

n

B =

∑Bi ,

(15.12)

n i=1

S =

∑n ( B − Bi )2

i=1

(15.13)

n(n −1)

9. Обчисліть абсолютну похибку:

B = tn,α

S ,

(15.14)

де tn,α - коефіцієнт Стьюдента.

10.Запишіть остаточний результат:

B = B ±

B

(15.15)

11. Визначте відносну похибку розрахунку:

ε =

B

100%

(15.16)

B