- •Молекулярна фізика. Лабораторний практикум
- •Перелік лабораторних робіт
- •Список рекомендованої літератури
- •Частина і. Молекулярна фізика. Розділ 1. Будова речовини
- •1.1. Модель речовини. Маси атомів і молекул
- •1.2. Сили міжмолекулярної взаємодії. Агрегатні стани речовини
- •1.3. Енергія міжмолекулярної взаємодії. Потенціал Ленарда–Джонса
- •1.4. Структура речовини
- •1.4.1. Газоподібний стан
- •1.4.2. Рідини
- •1.4.3. Тверді тіла
- •Розділ 2. Основи молекулярно-кінетичної теорії газів
- •2.1. Ідеальний газ. Ізопроцеси. Рівняння стану ідеального газу
- •2.2. Тиск і температура ідеального газу. Основне рівняння молекулярно-кінетичної теорії
- •2.3. Поняття про статистичний розподіл. Функції розподілу
- •2.3.1. Закони розподілу молекул ідеального газу за швидкостями й енергіями теплового руху (розподіл Максвелла)
- •2.3.2. Барометрична формула. Розподіл Больцмана
- •2.3.3. Розподіл Максвелла–Больцмана
- •2.3.4. Квантові аспекти розподілів. Розподіли Бозе–Айнштайна і Фермі–Дірака
- •2.4. Середня кількість зіткнень молекул. Середня довжина вільного пробігу
- •Розділ 3. Основи термодинаміки
- •3.1. Головні поняття й означення
- •3.2. Внутрішня енергія ідеального газу Молекули ідеального газу не взаємодіють на відстані, тому
- •Вище доведено, що середня кінетична енергія теплового руху молекули ідеального газу
- •3.3. Теплоємність ідеального газу
- •Для ізобарного процесу
- •3.4. Теплоємність рідин
- •3.5. Теплоємність твердих тіл
- •3.5.1. Класична теорія теплоємності твердих тіл
- •3.5.2. Квантові теорії теплоємності твердих тіл.
- •3.6. Адіабатний процес
- •3.7. Політропні процеси
- •3.8. Робота в термодинамічних процесах
- •3.9. Стисливість газів
- •3.10. Ентропія
- •3.11. Циклічні процеси. Теплові машини
- •Розділ 4. Реальні гази
- •4.1. Рівняння стану реального газу. Рівняння Ван-дер-Ваальса
- •4.2. Внутрішня енергія і теплоємність реального газу
- •Розділ 5. Поверхневий натяг. Капілярні явища
- •На підставі (5.3) рівняння (5.4) запишемо у вигляді
- •Розділ 6. Фазові переходи
- •6.1. Агрегатні стани і фази речовини
- •6.2. Фазові переходи першого і другого роду
- •Розділ 7. Явища перенесення
- •7.1. Самодифузія і взаємна дифузія
- •7.2. Теплопровідність
- •7.4. Розріджені гази. Вакуум
- •Частина іі. Молекулярна фізика. Лабораторний практикум. Лабораторна робота № 201. Визначення коефіцієнта в’язкості рідини методом стокса
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 202. Дослідження залежності коефіцієнта в’язкості рідини від температури
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 203. Визначення коефіцієнта в’язкості рідини за допомогою капілярного віскозиметра оствальда
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота №205. Визначення коефіцієнта поверхневого натягу рідини методом відривання кільця
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 206. Дослідження залежності коефіцієнта поверхневого натягу рідини від температури методом максимального тиску в бульбашці
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота №208. Дослідження теплового розширення металів
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота №209. Визначення питомої теплоємності металів методом охолодження
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 210. Визначення сталої больцмана та універсальної газової сталої
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота №211. Визначення середньої довжини вільного пробігу та ефективного діаметра молекул повітря
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 212 визначення співвідношення теплоємностей повітря сp/сv методом клемана–дезорма
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 213. Визначення співвідношення теплоємностей повітря ср / сv методом стоячої хвилі
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 214. Вимірювання вологості повітря психрометром
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 215. Дослідження критичного стану речовини
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота №216. Дослідження процесу плавлення кристалічних речовин
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Додатки Головні фізичні сталі
- •Густина твердих тіл . За температури 20ºС
- •Густина рідин за температури 20ºС
- •Густина газів
- •Додаток 4 Теплофізичні коефіцієнти твердих тіл
- •Додаток 5 Пружні властивості твердих тіл
- •Додаток 6 Коефіцієнти лінійного теплового розширення твердих тіл в інтервалі 0–100 ºС
- •Додаток 7 Швидкість поширення звуку в різних середовищах
- •Додаток 8 Деякі фізичні характеристики рідин
- •Додаток 11 Коефіцієнт об’ємного теплового розширення деяких рідин
Порядок виконання роботи
Записати вихідні дані експерименту: Сu = (8,60 ± 0,01)103 кг/м3;
Fe= (7,80 ± 0,01)103 кг/м3; Al = (2,69 ± 0,01)103 кг/м3.
Питома теплоємність міді за різних температур, Дж/кг ∙ К:
t°С |
140 |
160 |
180 |
200 |
240 |
c ·10-3 |
0,398 |
0,402 |
0,404 |
0,408 |
0,413 |
Одягти електропіч 1 на мідний зразок і встановити перемикач термопари 4 в положення Сu.
Увімкнути живлення потенціометра 3 і секундоміра 2 (220 В).
Увімкнути живлення електропечі 1 і, стежачи за показами потенціометра, нагріти зразок до температури 300°С.
Вимкнути живлення електропечі, обережно зняти її зі зразка 6 і поставити на підставку.
Запустити секундомір 2 і через кожні 20 с записувати температуру зразка, стежачи за шкалою потенціометра 3. Вимірювання закінчити, якщо зразок охолодився до 100°С. Результати вимірювань записати в таблицю.
Виконати аналогічні експерименти з залізним та алюмінієвим зразками.
Побудувати на міліметровому папері графіки залежності Т°С=f(t) для кожного металу.
Визначити графічно значення dT/dt за заданих температур. Для цього необхідно розбити графіки вертикальними лініями, проведеними через кожні 10 с (див. рис. 10). Тоді
,
а температуру, яка відповідає цьому значенню dT/dt , визначають як
Рис. 10
Побудувати графіки залежності dT/dt=f(T) для всіх зразків (див. рис. 10). З отри-маних графіків визначити dT/dt для температур 140, 160, 180, 200 і 240°С. Результати записати в таблицю.
Обчислити за формулою (5) питомі теплоємності заліза та алюмінію за температур, зазначених у п. 9.
Номер за пор. |
t, с |
TCu, °С |
TFe, °С |
TAl, °С |
1 |
|
|
|
|
…. |
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
Номер за пор. |
t, °С |
dT/dt, °С/c |
с · 103, Дж/кг · К |
||
Fe |
Al |
Fe |
Al |
||
1 |
140 |
|
|
|
|
…. |
…. |
|
|
|
|
5 |
240 |
|
|
|
|
Контрольні запитання
1. Сформулюйте і запишіть перший закон термодинаміки.
2. Яке формулювання закону Дюлонга і Пті ?
3. Дайте визначення теплоємності та питомої теплоємності тіл.
4. Який процес називають теплопередаванням?
5. У чому полягає фізичний зміст коефіцієнта теплопередавання?
6. Поясніть суть графічного методу визначення швидкості охолодження металу dT/dt.
7. Запишіть співвідношення між сp і cv для ідеального газу та кристалічного тіла.