2. Описание экспериментальной установки

Экспериментальная установка состоит из трех основных узлов: приборного блока 1, блока рабочего элемента 2 и микроскопа 3 (рис. 5.2). В блок рабочего элемента входят цифровой контроллер для измерения температуры 4 и рабочий элемент 5, представляющий собой капилляр с водой 6 (рис. 5.3). Оба конца капилляра открыты. Один из них вставлен в емкость с водой, другой свободен и находится в воздухе. Закаченная в капилляр жидкость может испаряться со свободной поверхности. Следовательно ее уровень в капилляре будет постепенно понижаться. Микроскоп настраивают так, чтобы мениск свободной поверхности оказался на нулевом делении шкалы. Далее при помощи микроскопа наблюдают за изменением положения мениска воды в капилляре, отмечая время по цифровому контроллеру7. Определяют скорость испарения воды , используемую для расчета коэффициента диффузии.

Коэффициент диффузиив данной работе рассчитывается по формуле:

, (5.9)

где – плотность воды,– расстояние от верхнего края трубки до поверхности воды,– универсальная газовая постоянная,– температура воздуха и воды,– молярная масса воды,– атмосферное давление,– давление насыщенных паров воды при данной температуре,– изменение уровня воды в капилляре за время.

3. Выполнение упражнений и обработка результатов измерений

1. Нарисовать таблицу 5.1.

2. Определить атмосферное давление .

3. Определить температуру воздуха в лаборатории .

4. По справочным таблицам определить давление насыщенных паров воды при данной температуре и плотность воды.

5. Подать на установку питание, переведя тумблер в положение «ВКЛ». При этом загорается сигнальная лампа.

6. В модуле «ПОДСВЕТКА КАПИЛЛЯРА» перевести тумблер в положение «ВКЛ». При этом загорается сигнальная лампа.

7. Повернуть тубус микроскопа «на себя» и установить его в положение удобное для работы.

8. Отрегулировать подсветку капилляра соответствующим потенциометром.

9. При помощи регулировочного винта добиться четкого изображения края капилляра. Установить его на нулевое деление шкалы микроскопа и зафиксировать положение рабочего элемента винтом.

10. Сфокусировать микроскоп на мениске жидкости.

11. Определить положение мениска, т.е. расстояние от верхнего края трубки до поверхности воды (рис. 5.4).

12. Из-за испарения воды положение мениска будет меняться (обозначим новое положение мениска ). Через каждые 5 минут фиксировать положение мениска с помощью шкалы микроскопа. В таблицу 5.1 записать не менее 10 показаний положения мениска.

Таблица 5.1

№	х, мкм	t, c
1
…
10

13. Построить график зависимости положения края мениска от времени:. Она должна быть линейной.

14. По графику, как угловой коэффициент полученной прямой определить скорость испарения воды .

15. По формуле (5.9) определить коэффициент диффузии паров воды в воздухе.

16. Оценить погрешность измерения. Сравнить полученный результат с табличным значением.