Расчеты.

Рекомендуем вначале сосчитать относительные приборные погрешности определения масс:

Есть основания полагать, что при взвешивании на электронных весах _к и _в малы (высокая степень точности). Погрешность на лед m_л=3m учитывается дважды и, видимо, ее придется учесть. В этом случае желательно вначале провести расчет _расч. По формуле (12) без учета водяного эквивалента термометра, затем найти  по (13) и, наконец, .

 =

Расчеты и выводы:

Контрольные вопросы:

1. Сформулируйте начала термодинамики, используемые в проведенном эксперименте. В каком варианте они применимы?

2. Какие виды систематических погрешностей имеют место в предложенном методе определения _пл льда? В какую сторону они обуславливают отклонение искомого результата? Как можно снизить эти систематические погрешности?

3 Как Вы представляете различие между ближним и дальним порядком микрочастиц в конденсированных средах?

4. Решите задачу. В медный сосуд, нагретый до температуры t₁ = 350^оС, положили m₂ = 600 г льда при температуре t₂ = - 10^оС. В результате в сосуде оказалось m₃ = 550 г льда, смешанного с водой. Найти массу сосуда. Удельная теплоемкость меди С₁ = 420 .

Литература:

1. В.Ф.Яковлев. Курс физики (теплота и молекулярная физика). М: 1976 г. §§ 2, 12, 87, 89.

2. А.К. Кикоин, И.К. Кикоин. Молекулярная физика. М.: 1976, § 129, 130.

3. Е.А. Штрауф. Молекулярная физика. М.-Л.: 1949, с. 493-500.

4. Р.В. Телеснин. Молекулярная физика. М.: 1973, §121, 122.

Экспериментальное определение универсальной газовой постоянной.

Цель работы: экспериментально определить значение универсальной газовой постоянной R, учитывая погрешность R, сравнить полученный результат, с табличными данными. Оценить достоинства и недостатки предлагаемой работе.

Теоретическая часть:

§1. Основные понятия.

Все тела — твердые, жидкие и газообразные — представляют собой совокупность большого числа атомов и молекул. При изучении свойств тел и физических явлений, происходящих с ними, возможны два метода исследований: термодинамический и молекулярно-кинетический:

- c помощью термодинамического метода изучаются свойства макросистем без учета молекулярных явлений, происходящих в них. При этом все процессы в макротелах или системах тел рассматриваются в основном с энергетической точки зрения. К примеру, Q = И+A – первое начало термодинамики;

- молекулярно-кинетический метод описывает состояния и законы протекания различных процессов в макротелах на основе изучения их молекулярной структуры и механизмов взаимодействия отдельных молекул между собой. Такие характеристики, как масса отдельных молекул, средняя скорость их движения, средняя энергия молекул и др., функционально увязываются с макроскопическими характеристиками тел (давление, температура и т. д.), которые можно определить непосредственно из опытов.

Оба метода тесно связаны между собой и взаимно дополняют друг друга.

Тело или совокупность макротел представляют собой термодинамическую систему. Состояние системы, в том числе и газа, определяется совокупностью ее свойств в заданный момент времени. Желательно в качестве таких свойств – характеристик выбрать такие величины, которые можно измерять опытным путем во время изменения состояния тела. Эти величины, характеризующие систему, называют параметрами состояния. К ним относятся масса, объем, давление, температура, сила и момент силы, напряженность электрического и магнитного полей и др. Систему принято называть простой, если ее состояние однозначно определяется параметрами: Р – давление, V – объем и Т – температура. При этом не всегда, но часто желательно, знать у изучаемой системы число молей или общую и молярную массу веществ, входящих в нее.

Параметры состояния системы делят на внешние и внутренние, экстенсивные и интенсивные. Внешние параметры – такие, значения которых зависят не только от самой системы, но и от внешних тел, взаимодействующих с системой (например, объем газа); внутренние – те параметры, значения которых определяются только системой (например, Р и Т). Экстенсивные параметры - это те, которым свойственна аддитивность (объем системы, ее масса, энергия и др.); интенсивные параметры одинаковы по макрочастям равновесной системы (к примеру, плотность в однофазной системе и др.).

Для простой системы уравнение состояния УС может быть задано функциями вида:

Универсальная газовая постоянная R входит в функциональную зависимость между параметрами одной из простых систем – идеальный газ. В молекулярной физике идеальный газ, как данность, рассматривают в двух вариантах:

- идеальный реальный газ – это газ, следующий уравнениям изопроцессов (законам Бойля-Мариотта, Шарля и Гей-Люссака), а также газ, для которого выполняются законы Дальтона и Авогадро.

Условиям соответствия реальному идеальному газу удовлетворяют Не, Н₂, N₂, О₂ и другие составляющие воздуха атмосферы планеты Земля. Исключение составляют те газы, которые достигают в интервале температур исследования состояния насыщения. Воздух, в котором 78% N₂, 21% О₂ и 0,95% инертных газов, хорошо удовлетворяет условиям идеального газа. Именно на воздухе и были установлены законы изопроцессов.