1. Расчеты

1. Рассчитать абсолютное удлинение каждого образца, умножив отсчет удли-нения N на цену деления индикатора C_и.

2. Рассчитать коэффициенты линейного расширения по формуле (4) для каж-дого образца.

3. Абсолютная погрешность α коэффициента линейного расширения α опре-деляется приборными погрешностями, так как для каждого образца расчеты проводились по результатам одного измерения. В этом случае:

t ² α = α ⋅ t₁

t ² + t₂

	l1	2
+
	l
	1

	(	l)	2
+	l		,

где t − приборная погрешность измерения температуры; l₁ − приборная погрешность измерения длины образца;

( l) − приборная погрешность измерения удлинения.

Приборные погрешности равны половине цены деления измерительных приборов.

4. Записать окончательные результаты для каждого образца в стандартном виде:

   • = (α ± α) .

4. Рассчитать относительную погрешность измерений для каждого образца.

2. Защита работы

(ответы представить в письменном виде)

1. Запишите формулу зависимости линейных размеров тела от температуры. Поясните смысл обозначений.

2. Почему следует говорить о среднем коэффициенте линейного расширения в данном интервале температур?

3. Сравните полученные значения коэффициентов линейного расширения с табличными значениями для соответствующих материалов. Сделайте вы-вод.

4. Длина медной проволоки при 0°С равна 5 м. До какой температуры нагрета проволока, если она удлинилась на 51 мм?

76

	Молекулярная физика						Описания лабораторных работ
					ПРОТОКОЛ
				измерений к лабораторной работе №11
	Выполнил(а)_____________________						Группа__________________
	Цена деления приборов:
	штангенциркуля		Сшт = __________
	индикатора		Cи = ____________
	термометра		Cт = ____________
	№ п/п	материал		l1,	t1,	t2,	N,	l ,	α,
				мм	°С	°С	дел	мм	1/°С
	1
	2
	3

Дата________ Подпись преподавателя___________________

77

Описания лабораторных работ Молекулярная физика

Лабораторная работа № 12

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЯРНОЙ ГАЗОВОЙ ПОСТОЯННОЙ МЕТОДОМ ОТКАЧКИ

Цель работы: определить молярную газовую постоянную.

Приборы и принадлежности: сосуд с зажимом, насос Комовского, ваку-умметр, аналитические весы, разновесы.

Общие положения

Молярная газовая постоянная R – универсальная физическая постоянная, входящая в уравнение состояния. Молярная газовая постоянная численно равна работе расширения 1 моля идеального газа под постоянным давлением при на-гревании на 1 К.

Один из методов определения R основан на использовании уравнения со-стояния идеального газа:

pV =			m	RT ,		(1)
			M
где p − давление газа;
V − объем, занимаемый данной массой газа;
m − масса газа;
T − абсолютная температура;
M − молярная масса.						pатм = p1 . Запи-
Взвесим сосуд с воздухом при атмосферном давлении
шем уравнение Менделеева − Клапейрона для первого состояния:
p V =	m1 − m0				RT	(2)
1		M

где V − внутренний объем сосуда; m₁ − масса сосуда с воздухом; m₀ − собственная масса сосуда;

M − молярная масса воздуха, равная 29 ⋅10⁻³ кг/моль.

Соединим сосуд с вакуумметром и откачаем воздух. Запишем уравнение Менделеева − Клапейрона для второго состояния:

p V =	m2 − m0	RT	(3)
2	M

где p₂ − давление в сосуде после откачки;

m₂ − масса сосуда с воздухом после откачки. Вычтем из уравнения (2) уравнение (3):

( p	− p	2	)V =	m1 − m2	RT	(4)
1				M

78

Молекулярная физика Описания лабораторных работ

Откуда:	R =	p1	− p2		⋅	MV	.	(5)
		m
			− m	2		T
		1

Подготовка к работе

(ответы представить в письменном виде)

1. В чем состоит цель работы?

2. Какие физические величины измеряются непосредственно (прямые измере-ния)?

3. По какой формуле Вы будете рассчитывать молярную газовую постоянную? Поясните смысл обозначений, входящих в формулу.

4. Газ занимает объем 150 см³ при температуре 23°С. Выразите объем в м³, а температуру – в кельвинах.

Выполнение работы

1. Определить по термометру температуру воздуха в лаборатории.

2. Записать значение объема колбы.

3. Соединить сосуд с вакуумной тарелкой насоса. Откачать воздух из сосуда.

4. Пережать резиновую трубку зажимом и снять по вакуумметру отсчет	p ,
который представляет собой разность между атмосферным давлением p1	и
давлением в сосуде: p = p1 − p2 .

5. Взвесить на аналитических весах сосуд с оставшимся воздухом.

5. Не снимая сосуд с весов, открыть зажим и взвесить сосуд с воздухом при атмосферном давлении.

6. Опыт произвести три раза, меняя степень откачки.

Оформление отчета