- •Кафедра Общей и технической физики
- •Термодинамика, теплопередача, тепло и массообмен
- •Методические указания
- •Работа №1 Газовые законы. Тарировка газового термометра
- •Экспериментальная установка
- •Задание
- •Работа №2 Цикл тепловой машины
- •Экспериментальная установка
- •Назначение и характеристика основных элементов установки:
- •Задание
- •Работа № 6 Определение теплоемкости твердого тела
- •З адание
- •Работа № 8 Определение показателя адиабаты при адиабатическом расширении газа
- •Вывод рабочей формулы.
- •Порядок выполнения работы.
- •Работа № 10 Определение коэффициента термического расширения (линейного) твердого тела
- •Экспериментальная установка
- •Задание
- •Работа № 11 Определение коэффициента термического расширения (объемного) жидкости
- •Экспериментальная установка
- •Задание
- •Работа № 12 Исследование эффекта Джоуля-Томпсона при адиабатическом истечении газа
- •Задание
- •Работа № 13 Исследование диффузии газов
- •Экспериментальная установка
- •Назначение и характеристика основных элементов установки:
- •Задание
- •Работа № 17 Определение теплопроводности газов методом нагретой нити
- •Экспериментальная установка.
- •Задание
- •Работа № 18 Определение теплопроводности твердого тела (пластина)
- •Экспериментальная установка
- •Назначение и характеристика основных элементов установки:
- •Задание
Задание
1. Запустите лабораторную работу.
2. Включите питание измерительного моста (пульт 22).
3. Вакууммирование установки.
3.1. Закройте краны 13, 14, 16, 17, 6, 12. Откройте краны 21, 7, 8, 11.
3.2. Включите ФВ насос. Закройте кран 11, откройте кран 12. Дождитесь полной откачки газов из системы. Убедитесь, что после закрывания крана 12 и, затем, закрывания крана 21, не происходит изменения уровня масла в манометре 20.
3.3. Откройте кран 11, выключите ФВ насос.
4. Приготовление газовой смеси. Общий порядок приготовления смеси следующий:
4.1. Определяют давление, при котором будет исследоваться диффузия (po).
4.2. Перекрывается одна из колб (для определенности - левая, т.е. закрывается кран 7). В правую колбу запускается гелий до давления, в десять раз меньше po ( ).
4.3. Перекрывается кран 8, открывается кран 7, далее по методике п.3. очищается от газов магистраль системы.
4.4. В левую колбу запускается воздух до давления в два раза больше, чем po ( )
4.5. На некоторое время (несколько секунд) открывается кран 8 для выравнивания давления между колбами. Выравнивание давления можно считать законченным, когда перестанет изменяться уровень масла в манометре 20 и перестанет раскачиваться стрелка индикатора 5. После этого следует закрыть краны 7 и 8.
5. Измерения проводятся при следующих величинах давлений po: 0,03 бар, 0,1 бар, 0,2 бар, 0,4 бар (абсолютные величины). Для приготовления газовой смеси при давлениях больше, чем 0,05 бар удобно использовать следующий метод: колба заполняется газом (гелием или воздухом) до атмосферного давления (открывая вместе краны 13-14 или 16-17), далее, при закрытых кранах, газ откачивается форвакуумным насосом до нужного давления. Для точной подгонки давления можно использовать дозирующие объемы 15 или 18.
6. Измерение временной зависимости диффузионного процесса.
6.1. Реостатом 4 установите стрелку индикатора 5 на 80100 делений в сторону той колбы, где смесь гелия с воздухом.
6.3. Запишите начальное показание индикатора.
6.2. Откройте кран 6. Автоматически запуститься счет на секундомере.
Записывайте показания индикатора через 10 сек (обязательно первые три измерения). Если процесс идет достаточно медленно (при больших давлениях), то записывать показания можно через 3060 сек. Всего должно быть записано не менее 8 результатов, при этом ход стрелки должно составлять около 50% от начального значения.
7. Повторяйте п.п.4÷6 для всех заданных значений давлений.
8. Убедитесь, что процесс диффузии подчиняется закону [6]. С этой целью для каждого из давлений постройте графики, откладывая по оси абсцисс время, а по оси ординат - логарифм от показаний гальванометра. Графики должны иметь вид прямых линий. По угловым коэффициентам экспериментальных прямых и известным параметрам установки рассчитайте коэффициенты взаимной диффузии при соответствующих давлениях.
9. Постройте график зависимости коэффициента диффузии от давления в координатах (D; 1/p). График должен иметь вид прямой линии. Определите по графику величину коэффициента диффузии при атмосферном давлении.
10. Оцените по полученным результатам средние значения длины свободного пробега и размер молекул воздуха.