Контрольные вопросы

1. Как изменяется теплота парообразования с ростом температуры? Чему она равна при критической температуре?

2. Что называется внешней и внутренней теплотой парообразования?

3. Возможно ли изотермическое испарение некоторой массы жидкости без подвода тепла извне?

4. Удельная теплота парообразования воды в 10 раз превышает удельную теплоту парообразования бензина. Чем это объяснить?

5. Сформулируйте условия термодинамического равновесия жид­кости и ее пара.

Р а б о т а 13

ИЗУЧЕНИЕ БРОУНОВСКОГО ДВИЖЕНИЯ

ВЗВЕШЕННЫХ ЧАСТИЦ

Цель: проверить экспериментально закон броуновского движения Эйнштейна, Смолуховского и Перрена.

Введение

Взвесью (или суспензией) называют жидкость, содержащую распределенные по ее объему мелкие твердые частицы. Примером взвеси может служить мутная глинистая вода. Твердые частицы, входящие в состав взвеси, называют взвешенными.

Взвешенная в жидкости частица испытывает непрерывные удары молекул среды, причем число этих ударов в каждый данный момент неодинаково с разных сторон, что вызывает беспорядочное движение взвешенной частицы. Это явление впервые наблюдалось Броуном в 1827 г. и получило название броуновского движения.

Теория этого явления, разработанная впоследствии А. Эйнштей­ном, М. Смолуховским Т. Перреном, показывает, что броуновское движение взвешенных частиц непосредственно связано с хаотическим тепловым движением молекул среды. Эйнштейн и Смолуховский провели соответствующие статистические расчёты и обнаружили, что среднее значение квадратов проекций перемещений частицы на какое-либо направление x, происходящих за одинаковые промежутки времени , пропорционально их величине:

, (13.1)

где R — универсальная газовая постоянная; Т — абсолютная температура; r — радиус частицы, которая предполагается сферической;  — коэффициент вязкости среды; N_A — число Авогадро. Формула (13.1) даёт возможность определить размеры частиц или найти число Авогадро, если известны размеры частиц.

Описание установки

Приборы и принадлежности: микроскоп МБИ-3 с осветителем ОИ-19, предметное и покровное стекла, сосуд с суспензией, кисточка, малогабаритная телевизионная установка «Электроника», состоящая из передающей камеры Л-50 и телевизионного приемника ВЛ-100, секундомер, объект-микрометр, линейка, окуляр-микрометр.

Порядок выполнения работы

Наблюдение и изучение траектории

проекционного изображения броуновской частицы

1. Ознакомиться с устройством микроскопа МБИ-3 и осветителя. Включить телевизионную установку и дать ей прогреться.

2. Включить в сеть понижающий трансформатор осветителя. Перемещением штатива и поворотами осветителя в штативе добиться, чтобы пучок света падал на центр зеркала микроскопа. Поворотом зеркала направить пучок света в тубус микроскопа. Освещённость поля зрения микроскопа, регулируемая перемещением конденсора, не должна быть слишком большой, тогда контрастность изображения будет высокой.

3. Нанести кисточкой каплю суспензии на чистое предметное стекло. Диаметр капли должен быть примерно 1-2 мм. Накрыть осторожно каплю покровным стеклом. Поместить предметное стекло с каплей на столик микроскопа и зажать его лапкой держателя. С помощью винтов горизонтального перемещения установить каплю против объектива микроскопа. Примерная схема наблюдения в микроскоп броуновских частиц в капле суспензии туши приведена на рис 13.1.

Рис.13.1

4. Вращением рукоятки трансформатора установить оптимальный накал лампы осветителя. Перемещением конденсора отрегулировать освещённость препарата (капли).

5. Вращением винтов вертикального перемещения тубуса сфокусировать микроскоп на препарат. Порядок фокусировки следующий: а) опустить тубус почти до соприкосновения объектива с покровным стеклом (следить сбоку за просветом между объективом и покровным стеклом, ни в коем случае не допуская их соприкосновения); б) наблюдая за экраном микроскопа, медленным вращением винта поднимать тубус до появления на экране резкого изображения движущихся частиц.

6. Наблюдать броуновское движение взвешенных частиц в капле. Предъявить картину преподавателю.