- •Практикум по курсу общей физики для специальности 060108 (040500) – Фармация
- •Содержание
- •1.1. Правила работы в лаборатории, оформление результатов работы
- •Правила работы в лаборатории
- •Оформление отчетов
- •Графики
- •2. Обработка результатов физического эксперимента
- •Вычисление погрешностей прямых измерений
- •Погрешности косвенных измерений
- •1.3. Изучение измерительных приборов Изучение нониусов
- •Ш тангенциркуль
- •Микрометр
- •1.4.Электроизмерительные и вспомогательные электрические приборы Основные электроизмерительные приборы
- •Чувствительность и цена деления электроизмерительного прибора
- •Класс точности. Погрешность приборов
- •Амперметры и вольтметры
- •Математический маятник
- •Работа № 3 Определение моментов инерции твердых тел Краткая теория
- •2. Момент силы и момент инерции
- •3. Основной закон динамики вращения и кинетическая энергия вращательного движения.
- •Определение момента инерции тел с помощью трифилярного подвеса
- •О писание установки и метода определения момента инерции тел
- •Выполнение работы
- •Изучение зависимости момента инерции системы (платформа плюс тело) от расположения тела на платформе
- •Работа № 4 определение коэффициента вязкости жидкости по методу стокса
- •Краткая теория
- •Выполнение работы Определение коэффициента вязкости исследуемой жидкости.
- •Работа № 5 (12) определение отношения удельных теплоемкостей газов методом клемана-дезорма
- •Краткая теория
- •Описание метода измерения
- •Выполнение работы
- •Работа № 6 (14) определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости методом компенсации дополнительного давления
- •Краткая теория
- •Описание установки и вывод расчетной формулы
- •Выполнение работы Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости
- •Работа № 7 (6) градуировка термоэлемента и определение его электродвижущей силы
- •Краткая теория
- •Описание схемы и метода измерения термоэлектродвижущей силы
- •Работа № 8 (7) изучение работы электронного осцилографа. Проверка градуировки звукового генератора
- •Устройство электронного осциллографа
- •Выполнение работы Подготовка осциллографа к работе
- •След луча не должен быть слишком ярким!
- •Упражнение 1 Исследование формы переменного электрического напряжения.
- •Упражнение 2. Измерение переменного электрического напряжения с помощью осциллографа.
- •В дальнейшем усиление по вертикали не трогать!
- •Упражнение 3. Проверка градуировки звукового генератора синусоидальных напряжений с помощью фигур Лиссажу.
- •Работа № 9 (11)
- •Изучение влияния магнитного поля на вещества
- •Снятие петли магнитного гистерезиса ферромагнетиков
- •Краткая теория
- •Изучение ферромагнетиков статическим методом
- •Описание схемы и методики измерений
- •Выполнение работы
- •Работа № 10 (12) изучение работы простейшего лампового генератора электромагнитных колебаний
- •Краткая теория
- •Ламповый генератор
- •Описание схемы лабораторной работы
- •Выполнение работы Определение периода незатухающих колебаний генератора.
- •Краткая теория
- •2. Оптическая активность.
- •Определение удельного вращения кварца с помощью поляриметра
- •Выполнение работы
- •Работа № 13 (7) определение длины световой волны с помощью колец ньютона
- •Уравнение волны
- •Интерференцией света
- •Интерференция света, отраженного от прозрачных пленок
- •Кольца Ньютона
- •Выполнение работы
- •Работа № 13 (9) определение длины световой волны при помощи дифракционной решетки
- •Краткая теория
- •Выполнение работы
Выполнение работы Определение коэффициента вязкости исследуемой жидкости.
Для измерения коэффициента внутреннего трения в данной работе используются маленькие шарики из свинца. Измерив предварительно диаметры шариков, опускают их в цилиндр с вязкой жидкостью (касторовое масло) через отверстие А в крышке цилиндра. Скорости шариков довольно значительны, поэтому глаз наблюдателя необходимо установить против верхнего обруча 1 так, чтобы обруч сливался в одну полосу. Считая движение установившимся к моменту прохождения шариком верхнего обруча, в момент прохождения шарика через верхний край обруча 1 пускают секундомер и в момент прохождения шариком нижнего обруча 2 -останавливают. Расстояние между обручами измеряется масштабной линейкой.
По формуле (6) вычисляют значение коэффициента вязкости η исследуемой жидкости. В нашем случае ρ = 11,30 г/см3, ρ1 = 0,96 г/см3.
Проведя эксперимент с указанным числом шариков, вычисляют значения коэффициентов вязкости η для каждого шарика, а затем вычисляют среднюю абсолютную и относительную ошибки измерений. Полученные результаты заносятся в таблицу:
№ n/n |
, см |
t, с |
η, |
Δ η, |
Е % |
1 2 3 ….. |
|
|
|
|
|
Ср |
|
|
|
|
|
Работа № 5 (12) определение отношения удельных теплоемкостей газов методом клемана-дезорма
Приборы и принадлежности: стеклянный баллон с трехходовым краном, манометр, воздушный насос.
Краткая теория
Опыт показывает, что количество теплоты , необходимое для нагревания массы однородного вещества от температуры Т1 до Т2 градусов, пропорционально массе вещества и изменению температуры:
= cm(T2-T1), (1)
где с - удельная теплоемкость вещества. Из формулы (1) следует
(2)
Отсюда видно, что удельной теплоемкостью называется количество теплоты, необходимое для нагревания вещества массой 1 грамм (или 1 килограмм) на 1 К.
Положив m=1 кг, = 1 Дж, , получим единицу измерения удельной теплоемкости:
Состояние газа может быть охарактеризовано тремя величинами - параметрами состояния: давлением p, объемом V и температурой T. Уравнение, связывающее эти величины, называется уравнением состояния вещества. Для случая идеального газа уравнением состояния является уравнение Менделеева-Клапейрона, которое для одного моля газа будет иметь вид pV = RT , (4)
где R - универсальная газовая постоянная.
Величина теплоемкости газов зависит от условий нагревания. Выясним эту зависимость, воспользовавшись уравнением состояния (4) и первым началом термодинамики, которое можно сформулировать следующим образом:
количество теплоты , переданное системе, затрачивается на увеличение ее внутренней энергии и на работу , совершаемую системой против внешних сил . (5)
По определению теплоемкости (6)
Из уравнения (6) видно, что теплоемкость может иметь различные значения в зависимости от способов нагревания газа, так как одному и тому же значению могут соответствовать различные значения и . Элементарная работа равна .
Внутреннюю энергию 1 моля газа можно записать следующим образом: , (7)
где i- число степеней свободы.
Числом степеней свободы газа называется число независимых координат, определяющих положение тела в пространстве.
При движении точки по прямой линии для оценки ее положения надо знать одну координату, т.е. точка имеет одну степень свободы. Если точка движется по плоскости, ее положение характеризуется двумя координатами, т.е. точка обладает двумя степенями свободы. Положение материальной точки в пространстве определяется тремя координатами.
Число степеней свободы молекулы обычно обозначается буквой i. Молекулы, которые состоят из одного атома, считаются материальными точками и имеют число степеней свободы i- =3. Такими являются молекулы аргона, гелия и др. Двухатомные молекулы (H2, N2 и др.) обладают числом степеней свободы i=5; они имеют три степени свободы поступательного движения вдоль осей X, Y, Z и две степени свободы вращения вокруг осей X и Z (рис.1, а). Вращением вокруг оси Y можно пренебречь, т.к. момент инерции ее относительно этой оси очень мал. Молекулы, состоящие из трех и более жестко связанных атомов, не лежащих на одной прямой (рис.1, б), имеют число степеней свободы i = 6: три степени свободы поступательного движения и три степени свободы вращения вокруг осей X, Y, Z. Столько же степеней свободы имеют и другие многоатомные молекулы.
Рассмотрим основные процессы, протекающие в идеальном газе при изменении температуры, когда масса газа остается неизменной и равна одному молю. Количество теплоты, необходимое для нагревания одного моля газа на 1К, определяется молярной теплоемкостью.
Изохорический процесс. Процесс называется изохорическим, если объем тела при изменении температуры остается постоянным, т.е. V=const. В этом случае: . Следовательно, и , т.е. при этом вся подводимая к газу теплота идет на увеличение его внутренней энергии. Тогда из уравнения (6) следует, что молярная теплоемкость газа при постоянном объеме равна . (8)
Изобарический процесс. Процесс, протекающий при постоянном давлении (P=const), называется изобарическим. Для этого случая формула (6) перепишется в виде: . (9)
Из уравнения газового состояния (4) получаем: . (10)
Но Р=const и dР=0. Следовательно, . Подставляя это
выражение в уравнение (9), получим . (11)
Сравнив (8) и (11), получим . (12)
Изотермический процесс. Изотермическим процессом называется процесс, протекающий при постоянной температуре (T=const). В этом случае и , т.е. внутренняя энергия газа остается постоянной и все подводимое тепло расходуется на работу.
Адиабатический процесс. Процесс, протекающий без теплообмена с окружающей средой, называется адиабатическим. Первое начало термодинамики для такого процесса будет иметь вид :
т.е. при адиабатическом процессе расширения или сжатия, работа совершается газом только за счет изменения запаса внутренней энергии.
Адиабатический процесс описывается уравнением Пуассона:
(13)
В этом уравнении γ – отношение удельных теплоемкостей:
(14)
Эта формула справедлива как для молярных, так и для удельных теплоемкостей газов. Таким образом, по значениям теплоемкостей все газы можно разделить на три сорта: одноатомные, двухатомные, многоатомные газы.