Министерство образования Московской области ГБОУ СПО «Серпуховский машиностроительный техникум Московской области» ТЕТРАДЬ для лабораторных работ по дисциплине физика студента 1 курса 151 группы специальности 09.02.04 . Информационные системы(по отраслям) . . (Фамилия имя отчество студента) Семестр 2 г. Серпухов

Рассмотрено и утверждено на заседании цикловой методической комиссии математического и общего естественнонаучного цикла

Протокол № от « » 2015г.

Председатель ЦМК .

/Мурашова В.И./

Составитель : Абросимова М.А., преподаватель физики.

СОДЕРЖАНИЕ

1.Лабораторная работа № 1

ИЗМЕРЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ ПРИ ПОМОЩИ ТЕРМОМЕТРА

2.Лабораторная работа № 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭДС И ВНУТРЕННЕГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ИСТОЧНИКА ТОКА

3.Лабораторная работа №3

НАБЛЮДЕНИЕ ДЕЙСТВИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ПРОВОДНИК С ТОКОМ

4.Лабораторная работа №4 .

ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ

5. Лабораторная работа №5.

ИЗМЕРЕНИЕ УСКОРЕНИЯ СВОБОДНОГО ПАДЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ МАЯТНИКА

6.Лабораторная работа №6.

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ПЕРИОДА И ЧАСТОТЫ КОЛЕБАНИЙ НИТЯНОГО МАЯТНИКА ОТ ЕГО ДЛИНЫ

7.Лабораторная работа №7.

ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА И РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРА

8.Лабораторная работа №8.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ СТЕКЛА

ИЗМЕРЕНИЕ И ВЫЧИСЛЕНИЯ. РАСЧЕТ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ

Лабораторная работа № 1.

«Измерение относительной влажности при помощи термометра».

Цель работы: Научиться измерять относительную влажность воздуха при помощи термометра.

Приборы и материалы: психрометр Августа или 1) термометр лабораторный , 2) кусочек марли или ваты, 3) стакан низкий с водой комнатной температуры, 4) таблица психрометрическая.

Введение.

Самочувствие человека зависит от того, много или мало водяных паров находится в воздухе и сухой и влажный воздух неприятны. Влажным называется воздух, содержащий водяные пары. В атмосфере Земли всегда содержатся водяные пары. Их содержание в воздухе характеризуется абсолютной и относительной влажностью.

Абсолютная влажность (ρₐ) определяется массой водяного пара, содержащегося в 1 м³ воздуха, т.е. плотностью водяного пара (ρ [г/м³]), содержащегося в воздухе. Она показывает, сколько водяного пара в граммах содержится в 1 м³ воздуха.

Водяной пар в воздухе, несмотря на огромные поверхности рек, озер, океанов не является насыщенным, атмосфера открытый сосуд. Движение воздушных масс приводит к тому, что в одних местах в данный момент испарение воды преобладает над конденсацией, а в других наоборот.

Насыщенный пар – пар, находящийся в состоянии динамического равновесия со своей жидкостью, когда число молекул, покидающих жидкость в единице времени, равно числу молекул, возвращающихся в нее. В закрытом сосуде в присутствии жидкости пар достигает насыщенного состояния.

Абсолютную влажность можно определить по температуре точки росы – температуре, при которой пар, находящийся в воздухе становится насыщенным.

Температура t, до которой должен охладиться воздух, чтобы находящийся в нем пар достиг состояния насыщения (при данной влажности, воздуха и неизменном давлении), называется точкой росы.

При охлаждении воздуха до точки росы начинается конденсация паров: появляется туман, выпадает роса. Точка росы также характеризует влажность воздуха.

Температуру точки росы определяют с помощью гигрометра, по таблице “Давление насыщающих паров и их плотность при различных температурах ” находят соответствующую температуре точки росы плотность. Найденная плотность и есть абсолютная влажность окружающего воздуха.

Относительная влажность (φ) показывает, сколько процентов составляет абсолютная влажность (ρₐ) от плотности (ρн) водяного пара, насыщающего воздух при данной температуре:

Относительной влажностью воздуха (φ) называют выраженное в процентах отношение парциального давления (P) водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению (P0) насыщенного пара при той же температуре.

Р - парциальное давление при данной температуре;

Р₀ - давление насыщенного пара при той же температуре;

ρₐ- абсолютная влажность;

ρн - плотность насыщенного водяного пара при данной температуре.

Атмосферный воздух представляет собой смесь различных газов и водяного пара.

Парциальное давление (или упругостью) водяного пара– давление, которое производил бы водяной пар, если бы все остальные газы отсутствовали.

Парциальное давление Р можно рассчитать по уравнению Менделеева – Клапейрона :

Давление и плотность насыщенного пара при различных температурах можно найти, воспользовавшись специальными таблицами.

При охлаждении влажного воздуха при постоянном давлении его относительная влажность повышается, чем ниже температура, тем ближе парциальное давление пара в воздухе к давлению насыщенного пара.

Влажность воздуха можно определить специальными приборами.

1. Конденсационный гигрометр. С его помощью определяют точку росы. Это наиболее точный способ изменения относительной влажности.

2. Волосяной гигрометр. Его действие основано на свойстве обезжиренного человеческого волоса удлиняться при увеличении относительной влажности.Применяется в тех случаях, когда в определении влажности воздуха не требуется большой точности.

3. Психрометр. Обычно пользуются в тех случаях, когда требуется достаточно точное и быстрое определение влажности воздуха.

Значение влажности воздуха для живых организмов

При температуре 20-25°С наиболее благоприятным для жизни человека считается воздух с относительной влажностью от 40% до 60%. Когда окружающая среда имеет температуру более высокую, чем температура тела человека, то происходит усиленное потоотделение. Обильное выделение пота ведет к охлаждению организма. Однако такое потоотделение является значительной нагрузкой для человека.

Относительная влажность ниже 40% при нормальной температуре воздуха также вредна, так как приводит к усиленной потере влаги организмов, что ведет к его обезвоживанию. Особенно низкая влажность воздуха в помещениях в зимнее время; она составляет 10-20%. При низкой влажности воздуха происходит быстрое испарение влаги с поверхности и высыхание слизистой оболочки носа, гортани, легких, что может привести к ухудшению самочувствия. Также при низкой влажности воздуха во внешней среде дольше сохраняются патогенные микроорганизмы, а на поверхности предметов скапливается больше статического заряда. Поэтому в зимнее время в жилых помещениях производят увлажнение с помощью пористых увлажнителей. Хорошими увлажнителями являются растения.

Если относительная влажность высокая, то мы говорим, что воздух влажный и удушливый. Высокая влажность воздуха действует угнетающе, поскольку испарение происходит очень медленно. Концентрация паров воды в воздухе в этом случае высока, вследствие чего молекулы из воздуха возвращаются в жидкость почти так же быстро, как и испаряются. Если пот с тела испаряется медленно, то тело охлаждается очень слабо, и мы чувствуем себя не совсем комфортно. При относительной влажности 100% испарение вообще не может происходить - при таких условиях мокрая одежда или влажная кожа никогда не высохнут.

Из курса биологии вы знаете о разнообразных приспособлениях растений в засушливых местностях. Но растения приспособлены и к высокой влажности воздуха. Так, родина Монстеры - влажный экваториальный лес Монстера при относительной влажности, близкой к 100%, "плачет", она удаляет избытки влаги через отверстия в листьях - гидатоды. В современных зданиях производится кондиционирование воздуха создание и поддержание в закрытых помещениях воздушной среды, наиболее благоприятной для самочувствия людей. При этом автоматически регулируется температура, влажность, состав воздуха.

Исключительное значение для образования заморозка имеет влажность воздуха. Если влажность велика и воздух близок к насыщению парами, то при понижении температуры воздух может стать насыщенным и начнет выпадать роса. Но при конденсации водяных паров выделяется энергия (удельная теплота парообразования при температуре, близкой к 0 °С, равна 2490 кДж/кг), поэтому воздух у поверхности почвы при образовании росы не будет охлаждаться ниже точки росы и вероятность наступления заморозка уменьшится. Вероятность заморозка зависит, во-первых, от быстроты понижения температуры и, во-вторых, от влажности воздуха. Достаточно знать одно из этих данных, чтобы более или менее точно предсказать вероятность заморозка.

Описание экспериментальной установки.

В работе измеряют относительную и абсолютную влажность воздуха с помощью психрометра. Психрометр Августа состоит из двух термометров, конец одного из них обернут полоской влажной ткани. Сухой термометр показывает температуру воздуха t_сух. За счет испарения воды с ткани второй термометр охлаждается. При этом чем меньше водяных паров в воздухе(низкая влажность), тем интенсивнее испарение, а значит, ниже температура влажного термометра t_влаж. Используя психрометрическую таблицу можно по значениям температур t_сух. и t_влаж. Определить относительную влажность φ.

Измерение и обработка результатов.

1.Смочить полоску ткани термометра водой и выждать установления температура 15-20 мин.Рассмотрите психрометр и определите где сухой и влажный термометры.

2. Измерить температуру воздуха в кабинете, результаты записать в таблицу.

t_сух= (⁰С)

3. Измерить показания “влажного” термометра, результаты записать в таблицу.

t_влаж= (⁰С)

4. Вычислить разность показаний “сухого” и “влажного” термометров в градусах. Результаты записать в таблицу.

Δt = t_сух - t_влаж (⁰С)

5. Внимательно посмотрите на психрометрическую таблицу. В первом вертикальном

столбце найдите показания сухого термометра (смотри пункт 2), в первой горизонтальной строке найдите разность показаний сухого и влажного термометров (смотри пункт 4). То число, которое находится на пересечении столбца и строки и является значением влажности воздуха.

φ= (%)

6. Результаты измерений записать в таблицу 1 и сделать вывод о проделанной работе.

7.Используя таблицу зависимости давления насыщенного пара от температуры, определить Р₀ .

8.Используя формулу

, рассчитать абсолютную влажность Р: Р =

Таблица 1.

№ n/n	Показания термометров		Разность показаний термометров, Δt=tС-tВ, °C	Относительная влажность воздуха, φ, %	Давление насыщенного пара при той же температуре, Р0,Па	Парциальное давление при данной температуре, Р, Па
	Сухого, tc,°C	Влажного, tв,°C
1
2
3
4
5

Контрольные вопросы:

1 .Какой пар называется насыщенным? Что такое динамическое равновесие; точка росы?

2.Почему показания влажного термометра меньше, чем сухого?

3. Что понимается под влажностью воздуха?

4. Что называют абсолютной влажностью воздуха? Какая формула выражает смысл этого понятия? В каких единицах ее выражают?

5.Сухой и влажный термометры психрометра показывают одинаковую температуру. Какова относительная влажность воздуха?

6. Что такое упругость водяного пара?

7. Что называют относительной влажностью воздуха? Какие формулы выражают смысл этого понятия в физике и метеорологии? В каких единицах ее выражают?

8. Относительная влажность воздуха 70%, что это значит?

9. С помощью каких приборов определяют влажность воздуха?

10. Каковы субъективные ощущения влажности воздуха человеком?

11. Начертив рисунок, объясните устройство и принцип психрометра.

Задачи:

Задача 1

На улице идет холодный осенний дождь. В каком случае быстрее высохнет белье, развешенное на кухне: когда форточка открыта, или когда закрыта? Почему?

Задача 2

Влажность воздуха равна 78%, а показание сухого термометра равно 12 °С. Какую температуру показывает влажный термометр?

Задача 3

Разность в показаниях сухого и влажного термометров равна 4 °С. Относительная влажность воздуха 60%. Чему равны показания сухого и влажного термометра?

Показания сухого термометра, °С	Разность показаний сухого и влажного термометров в градусах
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10		11
	Относительная влажность, %
0	100	81	63	45	28	11
1	100	83	65	48	32	16
2	100	84	68	51	35	20
3	100	84	69	54	39	24	10
4	100	85	70	56	42	28	14
5	100	86	72	58	45	32	19	6
6	100	86	73	60	47	35	23	10
7	100	87	74	61	49	37	26	14
8	100	87	75	63	51	40	29	18	7
9	100	88	76	64	53	42	31	21	11
10	100	88	76	65	54	44	34	24	14	5
11	100	88	77	66	56	46	36	26	17	8
12	100	89	78	68	57	48	38	29	20	11
13	100	89	79	69	59	49	40	31	23	14	6
14	100	89	79	70	60	51	42	34	25	17	9
15	100	90	80	71	61	52	44	36	27	20	12	5
16	100	90	81	71	62	54	46	37	30	22	15	8
17	100	90	81	72	64	55	47	39	32	24	17	10
18	100	91	82	73	65	56	49	41	34	27	20	13
19	100	91	82	74	65	58	50	43	35	29	22	15
20	100	91	83	74	66	59	51	44	37	30	24	18
21	100	91	83	75	67	60	52	46	39	32	26	20
22	100	92	83	76	68	61	54	47	40	34	28	22
23	100	92	84	76	69	61	55	48	42	36	30	24
24	100	92	84	77	69	62	56	49	43	37	31	26
25	100	92	84	77	70	63	57	50	44	38	33	27
26	100	92	85	78	71	64	58	51	46	40	34	29
27	100	92	85	78	71	65	59	52	47	41	36	30
28	100	93	85	78	72	65	59	53	48	42	37	32
29	100	93	86	79	72	66	60	54	49	43	38	33
30	100	93	86	79	73	67	61	55	50	44	39	34