raznoe / Zashita po molekuliarnoiy fizike

Защита по молекулярной физике

Работа 13

Определение удельной теплоты кристаллизации и

изменения энтропии при охлаждении твердого сплава

1. Опишите процесс кристаллизации и сформулируйте закон сохранения энергии для процесса кристаллизации.

2. Запишите первый закон термодинамики для процессов кристаллизации.

3. Как изменяется энтропия в процессе кристаллизации?

4. Получите расчетную формулу для определения теплоты кристаллизации сплава.

5. Каким уравнением описывается процесс охлаждения твердого сплава?

6. Запишите закон сохранения энергии для процесса охлаждения твердого сплава.

7. Как проводится графическая обработка результатов эксперимента?

8. Как измеряется температура сплава?

9. Как определяется время кристаллизации сплава?

10. Опишите установку в данной работе.

11. Как определяется погрешность ?

РАБОТА № 14

Определение молярной массы воздуха

1. Опишите вакуумную установку в данной работе. Для чего служит каждый кран? Что понимается под объемом вакуумной установки? Как он определяется? Выведите формулу для его вычисления?

2. Нарисуйте схему вакуумной установки в данной работе. Какие краны необходимо в ней установить для проведения опытов по определению ее объема. Что понимается под объемом вакуумной установки?

3. Что такое эффективная молярная масса воздуха? Как определяется эта величина в работе?

4. Что называется эффективной молярной массой? Какие трудности возникают при ее определении по закону Менделеева-Клапейрона? В чем состоит метод определения эффективной молярной массы в данной работе? Вывести формулу для ее расчета в этой работе.

5. Каким методом определяется молярная масса воздуха в данной работе? Вывести расчетную формулу, изложить порядок проведения опыта.

6. Какие законы и как используются при определении V_х и плотности воздуха в данной работе?

7. Какой процесс происходит в работе при открывании клапана, соединяющего баллоны, после откачки воздуха из одного из них? Нарисовать график этого процесса в координатах РV. Записать используемый закон.

8. Написать первое начало термодинамики для процесса, происходящего в данной работе при соединении баллонов после откачки воздуха. Написать связь между Р и V для данного процесса. Нарисовать график этого процесса в координатах Р,V.

9. Как определяется М и в данной работе? Как работает используемый в данной работе манометр? Какова цена его деления?

10. Сформулируйте закон Дальтона. Для определения какой величины используется этот закон в данной работе? Выведите соответствующую формулу.

РАБОТА № 15

Определение отношения теплоемкостей С_р /С_v газов.

1. Какая величина определяется в данной работе? Как она связана с молярными теплоемкостями газа С_р иС_v? Что называется молярной теплоемкостью газа? От чего зависит молярная теплоемкость идеального газа?

2. Написать уравнение Пуассона и выражение для коэффициента Пуассона через С_р и С_v. Почему теплоемкость газа при постоянном объеме меньше теплоемкости при постоянном давлении С_р? Обосновать ответ с физической точки зрения.

3. Что называется теплоемкостью газа? От чего зависит молярная теплоемкость идеального газа? Всегда ли эта зависимость имеет место? Чему равна теплоемкость газа в процессах, протекающих в данной работе?

4. Какой процесс происходит при открывании клапана в баллоне? Какой процесс называется адиабатическим? Как изменяется температура газа при адиабатическом расширении? Почему? Сравнить с изотермическим расширением. Провести сравнение двух процессов с молекулярно-кинетической точки зрения.

5. Что называется адиабатическим процессом? Уравнение этого процесса. Его график в координатах Р,V. Как изменяется температура при адиабатическом расширении, сжатии?

6. Что называется адиабатическим процессом? Можно ли считать накачивание воздуха в баллон адиабатическим процессом? Почему? Написать для адиабатического процесса первое начало термодинамики. Изобразить данный процесс графически в координатах Р,V.

7. Первое начало термодинамики. Характеристика величин, в него входящих. Применение его для изобарного процесса, изохорного процесса. Как изменяется внутренняя энергия в этих процессах, если температура газа возрастает на заданную величину? На каких этапах опыта происходит указанные процесс?

8. Первое начало термодинамики - формулировка и характеристика величин, входящих в этот закон. Запишите первое начало термодинамики для процессов, протекающих в работе при открытом клапане, соединяющем баллон с атмосферой.

9. Сформулируйте первое начало термодинамики. Примените его ко всем процессам, происходящим в данной работе.

10. Нарисуйте в координатах Р,V графики процессов, протекающих при выполнении этой работы. Как изменяется внутренняя энергия в этих процессах? Где газ совершает работу? Напишите соответствующие формулы.

11. Какой вид процесса соответствует каждому этапу опыта в данной работе? Изобразите эти процессы в координатах Р,V. Запишите уравнения (связь между Р,V,Т) для каждого процесса.

12. Какие процессы осуществляются на каждом этапе данной работы? Нарисуйте их графики в координатах V,Т и Р,Т. Напишите соответствующие уравнения и первое начало термодинамики для них.

13. Нарисйте графики процессов, последовательно осуществляемых в работе № 15. Перечислите их и скажите, являются ли данные процессы обратимыми процессами? Почему? Дайте определение обратимым процессам.

14. Какую величину называют показателем адиабаты / коэффициентом Пуассона/? Каково его значение для идеальных одно- , двух- и многоатомных газов? Каким методом можно определить показатель адиабаты экспериментально?

15. Какие процессы будут осуществляться в данной работе, если закрыть клапан до завершения адиабатического процесса, и если закрыть его некоторое время спустя после завершения процесса? Нарисуйте графики, соответствующие обоим случаям, в координатах Р,V Напишите для них первое начало термодинамики.

16. Что называется коэффициентом Пуассона? О т чего он зависит? Расскажите последовательность выполнения работы и дайте вывод конечной формулы.

17. Выведите расчетную формулу для определения =С_р/С_v в данной работе. Можно ли определить этим методом, проделав измерения лишь для одного значения?

18. Время какого процесса определяет величина ? Напишите уравнение этого процесса, первое начало термодинамики для него. Нарисуйте графики этого процесса в координатах Р,V; V,Т.

19. Какой процесс происходит в работе, когда клапан закрыт после накачивания воздуха в баллон? Напишите уравнение этого процесса, первое начало термодинамики для него. Нарисуйте график этого процесса в координатах Р,V ,и Р,U, где U - внутренняя энергия газа.

20. Что называется внутренней энергией тела? От чего зависит внутренняя энергия идеального газа? Как изменяется внутренняя энергия воздуха при тех процессах, которые происходят в работе?

21. Сформулируйте первое начало термодинамики. Что такое "количество тепла"? Рассказать о теплообмене газа с окружающей средой на каждом этапе опыта. Что необходимо знать, чтобы можно было определить количество полученного или отданного воздухом тепла на каждом этапе опыта?

22. Какие процессы осуществляются в работе № 15 на каждом этапе опыта, начиная с накачивания воздуха в баллон (накачивание происходит очень быстро)? Изобразить последовательно в одной системе координат Р,V все процессы (до начала накачивания температуру и давление в баллоне считать комнатными),

23. Какой газ называется идеальным? Что такое удельная и молярная теплоемкости? Какова связь между ними? Каковы их размерности? Какова их величина для воздуха для каждого процесса в работе № 15?

24. Сформулируйте первое начало термодинамики. Примените его к адиабатическому и изотермическому процессам. Какой из этих процессов и на каких этапах работы происходит?

25. Запишите первое начало термодинамики и, исходя из него, докажите, что для идеального газа коэффициент Пуассона больше 1.

РАБОТА № 16

Определение средней длины свободного пробега и эффективного

диаметра молекул воздуха

1. Явление внутреннего трения, его молекулярно-кинетическая природа. Сформулируйте закон внутреннего трения. Что означают величины, входящие в это уравнение? Для какой целииспользуется явление внутреннего трения в данной работе?

2. Почему явление внутреннего трения относится к явлениям переноса? Напишите закон Ньютона для внутреннего трения. От чего зависит коэффициент внутреннего трения для газов? Почему течение газа в капилляре (на установке работы № 16) должно быть ламинарным?

3. Каково молекулярно-кинетическое толкование внутреннего трения в идеальном газе? Какое течение газа называется ламинарным? При каком условии течение воздуха в капилляре установки работы № 16 можно считать ламинарным? Как в этой работе создается разность давлений на концах капилляра?

4. Молекулярная природа сил внутреннего трения. Связь между коэффициентом внутреннего трения и средней длиной свободного пробега молекул. Каким методом определяется коэффициент внутреннего трения в данной работе?

5. Явление внутреннего трения, его молекулярно-кинетическая природа. Как меняется скорость слоев газа по сечению капилляра в установке данной работы? Как в этой работе осуществляется разность давлений на концах капилляра?

6. Что называется длиной свободного пробега молекул? Какое явление и как используется для определения средней длины свободного пробега молекул?

7. Объясните молекулярную природу явления внутреннего трения в идеальном газе. Как связаны коэффициент внутреннего трения со средней арифметической скоростью молекул, средней длиной свободного пробега молекул? Как зависят <U> и <> от давления при постоянной температуре?

8. Как создается разность давлений на концах капилляра в данной работе? Как устроен манометр, измеряющий разность давлений? Как изменятся показания манометра, если вместо воды его заполнить ртутью?

РАБОТА № 17

Определение коэффициента внутреннего трения жидкости

по методу Стокса

1. Что такое коэффициент внутреннего трения? Как зависит эта величина от температуры жидкости, газа? Как Вами определялась эта величина в данной работе?

2. Молекулярная природа сил внутреннего трения. Каковы цель данной работы и порядок ее проведения? Выведите формулу, используемую в данной работе для расчета "".

3. Какова природа сил внутреннего трения в газах и жидкостях? От каких параметров и как зависит коэффициент внутреннего трения? Как определяется коэффициент внутреннего трения в данной работе?

4. Почему внутреннее трение относится к явлениям переноса? Запишите закон Ньютона для внутреннего трения. Почему необходимо наблюдать только установившееся движение шарика?

5. Природа сил внутреннего трения. Запишите П закон Ньютона для шарика, движущегося в вязкой среде. Укажите величину и направление всех сил, действующих на шарик.

6. Почему явление внутреннего трения относится к явлениям переноса? От чего зависит коэффициент внутреннего трения? Напишите П закон Ньютона для шарика, падающего в вязкой среде. Сравнить характер движения шарика в начале падения и при установившемся движении

7. Какие явления переноса Вам известны? Причина их возникновения. Какими они являются процессами: обратимыми и необратимыми? Почему? Какой процесс происходит в данной работе?

8. Какие силы действуют на шарик при его движении в жидкости? Почему возникает сила внутреннего трения? Одинакова ли она в течение всего времени движения шарика? Когда движение шарика становится установившимся?