- •Механика и молекулярная физика Лабораторный практикум
- •Механика и молекулярная физика: лабораторный практикум / cост. С.Г.Гильмиярова, н.Ф.Косарев, ф.Ф.Тимерханов. – Уфа: Изд-во бгпу, 2010. – с.
- •Isbn Издательство бгпу, 2010
- •V. Фазовые переходы......................................................................... .....83
- •1. Место физики среди естественных наук и роль измерений в физике
- •Порядок работы в лаборатории
- •Оценки по выполнению отдельных этапов заносятся в таблицу на первой странице рабочей тетради:
- •Виды физических измерений
- •Единицы измерения физических величин
- •Элементы теории погрешностей
- •Ошибки измерения (погрешности) и причины их возникновения
- •2. Определение величины ошибки при прямых измерениях
- •Коэффициенты Стьюдента
- •Относительная ошибка
- •Пример записи результатов прямых измерений
- •Определение физической величины и ее ошибки при косвенных измерениях
- •6. Некоторые правила приближенных вычислений
- •7. Построение графиков
- •Простейшие физические измерения Нониус и микрометрический винт
- •Часть I
- •Форма отчета
- •Лабораторная работа № 2 Определение объема и плотности твердого тела
- •Определение плотности вещества
- •Форма отчета Лабораторная работа № 2
- •1. Определение плотности цилиндра
- •II. Определение плотности твердого тела неправильной формы
- •Вопросы к допуску
- •Краткая теория
- •Ход работы и обработка результатов измерения
- •Второй способ (экспериментальный)
- •Ход работы и обработка результатов измерения
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 5 изучение незатухающих гармонических колебаний и упругих свойств пружины
- •Вопросы к допуску
- •Краткая теория
- •Упражнение I Определение основных величин, характеризующих гармонические незатухающие колебания Ход работы и обработка результатов измерения
- •Упражнение II Изучение зависимости периода колебаний от массы колеблющегося груза и определение коэффициента жесткости пружины Ход работы и обработка результатов измерения
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 6 изучение незатухающих гармонических колебаний математического маятника
- •Вопросы к допуску
- •Ход работы и обработка результатов измерения
- •Контрольные вопросы
- •Описание установки. Вывод расчетных формул
- •Порядок выполнения работы
- •5. Данные установки и таблица результатов измерения
- •6. Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Часть II молекулярная физика
- •I. Молекулярно-кинетическая теория
- •Идеального газа
- •Лабораторная работа №1 определение газовой постоянной методом откачки
- •Вопросы к допуску:
- •Содержание и метод выполнения работы
- •Порядок выполнения работы:
- •Цель работы: проверка соотношения между изменениями объема и давления определенного количества газа при его изотермическом сжатии. Содержание и метод выполнения работы
- •Порядок выполнения работы
- •Упражнение 2 изучение изобарного процесса
- •Содержание и метод выполнения работы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •II. Жидкости
- •Порядок выполнения работы
- •Если искривленная поверхность жидкости имеет сферическую форму то:
- •Порядок выполнения работы
- •Упражнение 3 определение коэффициента поверхностного натяжения по методу счета капель
- •Содержание и метод выполнения работы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •III. Явления переноса
- •Лабораторная работа №5 определение коэффициента внутреннего трения жидкости капиллярным вискозиметром
- •Вопросы к допуску:
- •Содержание и метод выполнения работы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •IV. Реальные газы
- •Влажность воздуха
- •Упражнение 2 определение психрометрической постоянной аспирационным психрометром Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •V. Фазовые переходы
- •Порядок выполнения работы
- •Упражнение 2 наблюдение за отвердеванием аморфного тела
- •Содержание и метод выполнения работы
- •Порядок выполнения работы
- •Упражнение 3 исследование свойств переохлажденной жидкости
- •Содержание и метод выполнения работы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Приложения
- •Плотность некоторых твердых веществ при 200 с
- •Механика. Молекулярная физика
Цель работы: проверка соотношения между изменениями объема и давления определенного количества газа при его изотермическом сжатии. Содержание и метод выполнения работы
В соответствии с законом Бойля – Мариотта соотношение между изменениями объема и давления определенного количества газа при его изотермическом сжатии должно иметь вид:
,
где и – объемы, занимаемые газом соответственно до и после сжатия, а и – его давления.
Объектом изучения в данной лабораторной работе является воздух, находящийся внутри прозрачной трубки. В исходном состоянии он имеет следующие параметры: давление равно атмосферному, объем равен объему внутренней полости трубки, а температура соответствует температуре воздуха в лаборатории.
Второе состояние получают путем сжатия воздуха в трубке. Для этого кран на одном конце трубки закрывают, а второй кран остается открытым. Конец трубки с открытым краном погружают в мерный цилиндр (до дна), который предварительно заполняют водой комнатной температуры, не долив до верхнего края 15-20 мм. Через открытый кран в трубку заходит вода и сжимает воздух. Таким образом, во втором состоянии параметры воздуха окажутся следующими: объем равен объему внутренней полости за вычетом объема воды, вошедшего в трубку, давление возрастет на величину гидростатического давления столба воды в цилиндре, температура не изменится.
Объем внутренней полости определяется произведением площади поперечного сечения трубки на ее длину: V=SL. Подставим это соотношение в уравнение Бойля – Мариотта:
P1SL1 = P2SL2.
Поскольку поперечное сечение трубки не меняется, в лабораторной работе проверяют соотношение:
P1L1 = P2L2.
В исходном состоянии давление P1 определяется по показаниям лабораторного барометра-анероида, а длина L1 измеряется измерительной лентой по длине столба воздуха во внутренней полости трубки.
Для измерения давления во втором состоянии измеряют глубину погружения конца трубки в воду и измеряют разницу уровней воды в мерном цилиндре и в трубке – . Иными словами, – расстояние от поверхности воды в мерном цилиндре до границы воды и воздуха в трубке. По формуле для расчета гидростатического давления жидкости вычисляют давление столба воды: , где – плотность воды. Давление воздуха во втором состоянии будет равно сумме атмосферного и гидростатического давлений.
Д ля определения объема воздуха во втором состоянии измеряют длину столба воды, вошедшей в трубку - . Из измеренной ранее длины трубки вычитают длину столба воды, т.е. .
Завершив измерения, находят произведения давления на объем воздуха в первом и втором состояниях. Сравнивая полученные числа, делают вывод о справедливости закона Бойля-Мариотта.
Порядок выполнения работы
1. Подготовьте таблицу для записи результатов измерений и вычислений:
,мм |
,Па |
,мм |
,мм |
,мм |
,Па |
,Па |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. Измерьте длину воздушного столба в трубке – (рис1.6).
3. Закройте один кран и погрузите конец трубки с открытым краном в мерный цилиндр (мензурку).
4. Измерьте длину столба воды, вошедшей в трубку – (рис.1.7).
5. Измерьте разницу уровней воды в мерном цилиндре и в трубке – .
6. Вычислите длину воздушного столба в трубке после сжатия: .
7. Вычислите гидростатическое давление воды , где – плотность воды.
8. Вычислите давление воздуха в трубке после сжатия .
9. Вычислите произведения и . Сделайте вывод о том, насколько точно измерения параметров газа в проделанном опыте соответствуют закону Бойля-Мариотта.
10. Укажите причины, повлиявшие на точность полученных результатов.