![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Лабораторная работа 1. Определение коэффициента внутреннего трения и средней длины свободного пробега молекул воздуха.
- •Теоретическое введение
- •Теория метода измерений и описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы.
- •Лабораторная работа 2 Определение коэффициента вязкости жидкости по методу Стокса
- •Теоретическое введение
- •Теория метода измерений и описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 3 Определение коэффициента теплопроводности калориметрическим методом
- •Теоретическое введение
- •Теория метода измерений и описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 4 Определение коэффициентов переноса электронного газа в металлах по их удельным сопротивлениям
- •Теоритическое введение
- •Теория метода измерений
- •Теория метода измерений и описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 5 Определение универсальной газовой постоянной
- •Теоретическое введение
- •Теория метода измерений и описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 6 Определение отношения методом Клемана- Дезорма.
- •Теоретическое введение
- •Теория метода измерения и описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 7 Определение удельной теплоты плавления твердых тел
- •Теоретическое введение
- •Описание метода измерений и установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные работы
- •Лабораторная работа 8 Определение приращения энтропии при плавлении олова
- •Теоретическое введение
- •Описание метода измерений и установки
- •Порядок выполения работы
- •Контрольные вопросы
- •Министерство образования и науки
Контрольные вопросы
1. Какие процессы называют явлениями переноса?
2. Объяснить механизм возникновения вязкости ( сил внутреннего трения) из молекулярно– кинетической теории.
3. Дать определение вязкости.
4.
В каких единицах измеряется вязкость
в системе
?
5. Какие силы действуют на шарик при его движении в жидкости, и какова природа этих сил?
6. В чем суть метода Стокса?
Лабораторная работа 3 Определение коэффициента теплопроводности калориметрическим методом
Цел работы:определить коэффициент тепловодности металла.
Приборы и принадлежности: два калоритметрических сосуда соединенных друг с другом испытательным стержнем закрытым с наружной стороны асбестом. Термометры и электроплитка.
Теоретическое введение
Теплопроводность, обусловлена переносом энергии, является одним из трех существующих в природе явлений переноса. Теплопроводностью обладают все вещества: газы, жидкости и твердые тела. В твердых телах в отличии от газов и жидкостей невозможна конвекция, поэтому перенос тепла осуществляется только теплопроводностью.
Теплота
в твердых телах передается колебаниями
кристаллической решеткой. Если при
данной температуре
один
из узлов решетки колеблется с амплитудой
,
то он будучи связан со своими соседями,
будет действовать на них, вызывая
увелечение амплитуды колебаний этих
соседних частиц. Таким образом энергия
тепловых колебаний передается от одного
узла решетки к другому посредством
установления волнового процесса.
В
металлах в отличии от диэлектриков
перенос теплоты осуществляется не
только кристаллической решеткой, но и
свободными электронами. Поэтому
теплопроводность металлов
в
общем случае складывается из
теплопроводности решетки
и
теплопроводности
,
обусловленой свободными электронами:
.
Металлы отличается хорошей теплопроводностью,
которая осуществляется в основном за
счет переноса энергии свободными
электронами т.е.
и поэтому
.
Теплопроводность имеет место тогда, когда концы металлического стержня поддерживаются при разных температурах. При этом в стержне возникает непрерывный поток теплоты. Каждый узел (ион) колеблется с меньшей амплитудой, чем соседний с ним со стороны более нагретого конца, и с большей амплитудой, чем соседней с ним со стороны менее нагретого конца, и с большей амплитудой.
Количественно
тепловой поток
через
поперечное сечение стержня
при градиенте температуры
можно
рассчитать по известной формуле Фурье:
(1)
Коэффициент
пропорциональности
в этой формуле есть коэффициент
теплопроводности. Он численно равняется
количеству тепла, прошедшего через
единицу площади за единицу времени при
градиенте температуры, равному единице
(площадка
перпендикулярна оси
).
– градиент температуры, равный скорости
изменения температуры на единицу длины
в направлении нормали к площадке
.
Знак минус в формуле (1) показывает, что
энергия переносится в сторону убывания
температуры. В связи с чем знаки
и
,
противоположны. В системе
коэффициент
теплопроводности измеряется
или в ваттах на метр кельвин
).
Экспериментальную формулу теплового
потока (1) можно вычислить из молекулярно-
кинетической теории. По этой теории
свободные электроны в метталлах
рассматриваются как электронный газ,
частицы которого обладают тремя
степенями свободы, т.е. ведут себя как
одноатомный газ, и их движение подчиняется
всем законам идеального газа. Если
температура ( металла) газа
в разных местах различна, то и средняя
энергия электрона также будет различной.
Перемещаясь вследствии теплового
движения из одних мест в другие, электроны
переносят запасенную ими энергию, что
и обуславливает процесс теплопроводности.
Формула теплового потока полученная из молекулярно- кинетической теории полностью совпадает с уравнением (1). При этом получается выражение для коэффициента теплопроводности металлов:
(2)
Здесь
–
плотность газа,
–
средняя скорость теплового движения
электрона,
-
средняя длина свободного пробега
электрона,
-
удельная теплоемкость электронного
газа постоянном объеме.