Задание и отчетность

Прибор, с помощью которого производится экспериментальное определение , изображен на рис. 1.

Рис. 1. Экспериментальная установка для определения коэффициента вязкости.

1. Из пипетки капнуть одну каплю на чашечку торсионных весов, определить массу капли и рассчитать ее радиус.

2. Повторить п.1 3-5 раз и найти средний радиус.

3. При комнатной температуре капнуть каплю из вертикально расположенной пипетки в устье установки. Определить время прохождения капли между двумя фиксированными положениями (выбрать расстояние 15-20 см).

4. Повторить п.3 2 раза. Найти среднюю скорость падения.

5. Рассчитать значения вязкости для температур 30 0с, 40 0с, …95 0с.

Контрольные вопросы

1. Что такое вязкость?

2. В каких единицах измеряется коэффициент вязкости?

3. Какие силы действуют на шарик, падающий в жидкости?

4. Почему, начиная с некоторого времени, шарик движется равномерно?

5. Как подсчитать выталкивающую силу?

Литература

1. Кикоин В. Н. Кикоин А. П. Молекулярная физика.- М.: Наука., 1976.

2. Сивухин Л. В. Общий курс физики.- М.: Наука., 1975.

Р А Б О Т А № 6

Определение скорости испарения жидкости и изменение еЁ энтропии при испарении

Принадлежности: торсионные весы, секундомер, штангенциркуль, термометр, цилиндрический стаканчик, этиловый спирт.

Теория

Процесс испарения – переход из жидкой среды в газообразную, является фазовым переходом первого рода, так как при этом поглощается тепло и изменяется плотность.

Характеристикой испарения может служить его скорость. Скорость испарения численно равна массе жидкости, испаряющейся за одну секунду с 1 м²свободной поверхности. Если масса испаряющейся жидкости, площадь свободной поверхности жидкости в случае цилиндрического сосуда, гдеd - диаметр сосуда и время испарения , то скорость испарения равна

. (1)

Скорость испарения сильно зависит от температуры и химической природы вещества. Скорость испарения этилового спирта, бензина, эфира и некоторых других жидкостей настолько значительна, что с помощью аналитических весов можно следить за уменьшением массы жидкости, перешедшей в газовую среду, что и осуществляется в данной работе. Число микросостояний, которыми осуществляется данное макросостояние, называется термодинамической вероятностью этого макросостояния W. Оно служит количественной характеристикой теплового состояния тела, описывающей его стремление переходить в другие состояния.

Тело, предоставленное самому себе, стремится перейти в состояние с большей вероятностью. Однако вычисление термодинамической вероятности является сложной задачей, так как:

1. практически чрезвычайно трудно подсчитать число различных комбинаций молекул, соответствующих тому или иному состоянию системы;

2. термодинамическая вероятность сложной системы равна произведению термодинамической вероятности ее частей.

Поэтому для характеристики направленности процесса вводится другая, пропорциональная W, величина, называемая энтропией S.

Больцман установил зависимость

S=k lnW,

где k - постоянная Больцмана.

Энтропия тепловых процессов, происходящих в замкнутой системе, возрастает, и система стремится перейти из менее в более вероятное состояние.

Таким образом, энтропия служит мерой неупорядоченности хаотического движения молекул.

Обычно нас интересует изменение энтропии () какого-либо процесса. Из формулы Клаузиуса при изотермическом процессе

. (2)

Изменение энтропии при любом конечном процессе (12)

. (3)

Изменение энтропии жидкости, перешедшей в пар, если считать температуру перехода постоянной, определяется по формуле:

, (4)

где r- удельная теплота испарения.