 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Порядок выполнения работы. Методика и порядок измерений
Методика и порядок измерений
Внимательно рассмотрите рисунок. Зарисуйте необходимое в конспект.
Рисунок 4 Динамическая модель для лабораторной работы «Изучение диффузии в газах»
Обратите внимание на 2 системы частиц, находящихся в начальный момент в левом (красные) и в правом (зеленые) объемах. Они абсолютно упруго сталкиваются друг с другом и со стенками сосуда. Количество частиц N0 каждой компоненты равно 100 и данная система является хорошей “механической” моделью идеального газа.
Нажмите мышью кнопку «Старт» во внутреннем окне экрана.
В процессе исследований можно останавливать движение всех молекул (при нажатии кнопки «½½» сверху во внешнем окне) и получать как бы “мгновенные фотографии”. Для продолжения наблюдений надо нажать кнопку «uu», расположенную сверху во внешнем окне. Количество частиц подсчитывается автоматически и высвечивается над соответствующими столбиками. Для установки нового диаметра трубки надо нажать «uu»сверху во внешнем окне и кнопки «Старт» и «Выбор» внизу во внутреннем окне.
Получите у преподавателя допуск для выполнения измерений.
Измерения
ЭКСПЕРИМЕНТ. Исследование диффузии частиц через тонкую трубку, соединяющую два объема.
1. Нажмите кнопки «uu», «СТАРТ» и «ВЫБОР» и установите значение диаметра соединительной трубки d1, указанное в таблице 1 для вашей бригады. Нажмите кнопку <СТАРТ> и через Dt секунд после начала процесса нажмите кнопки «½½» сверху во внешнем окне. Результат запишите в таблицу 2. Нажмите кнопку «uu». Через Dt секунд, нажав «½½», получите еще одну “мгновенную фотографию” и запишите количество частиц.
2. Закончив измерения с данной трубкой, установите второе значение диаметра соединительной трубки d2 из таблицы 1 и повторите измерения, записывая результат в таблицу 3, аналогичную таблице 2.
ТАБЛИЦА 1. Значения диаметров соединительной трубки, длительности промежутка измерения и сорта частиц.
| Бригада | ||||||||
| d1, мм | ||||||||
| d2, мм | ||||||||
| Dt, с | ||||||||
| Сорт | красн | зелен | красн | зелен | красн | зелен | красн | зелен |
| Объем | справа | слева | справа | слева | справа | слева | справа | слева |
ОБРАЗЕЦ ТАБЛИЦ 2,3 для записи результатов:
| t[с]= | Dt | 2Dt | 3Dt | 4Dt | 5Dt | 6Dt | 7Dt | 8Dt | 9Dt | 10Dt |
| N(t)= | ||||||||||
| ||||||||||
- 
|
5.3 Обработка результатов и оформление отчета:
Вычислите и запишите в таблицы все указанные значения.
Постройте на одном рисунке графики экспериментальных зависимостей
- = f(t) и, используя формулу D = 
, определите по графикам коэффициенты диффузии для каждого отверстия. Длину отверстия Lотв измерьте линейкой на экране монитора, объем сосуда V = 20 см3.
Найдите среднее значение коэффициента диффузии и, используя соотношение 
, найдите среднюю скорость теплового движения vср частиц (lср = 2 см).
Сделайте выводы по графику и ответу. В выводе по ответу сравните полученное экспериментально значение vср с величиной скорости, оцененной «на глаз».
6 Контрольные вопросы
1. Что происходит с макросистемой при нарушении равновесия?
2. Дайте определение явления переноса.
3. Назовите примеры явлений переноса.
4. Дайте определение явления диффузии.
5. Чем обусловлена диффузия?
6. В чем проявляется диффузия?
7. Какая диффузия называется одномерной?
8. Что такое самодиффузия?
9. Напишите уравнение одномерной диффузии для двухкомпонентной системы газов.
10. Каков физический смысл коэффициента диффузии.
11. Что такое плотность тела?
12. Что такое концентрация молекул (частиц)?
13. Дайте определение градиента плотности в общем случае.
14. Напишите формулу для градиента плотности, если она меняется только вдоль оси ОХ.
15. Напишите формулу для градиента плотности, если она меняется только вдоль оси ОY.
16. Напишите формулу для градиента плотности, если она меняется только вдоль оси ОZ.
17. Напишите формулу для градиента плотности, если она меняется вдоль осей ОХ и OY.
18. Что такое длина свободного пробега частицы?
19. Что такое эффективный диаметр и эффективное сечение частицы?
20. Какое уравнение связывает среднюю скорость с коэффициентом диффузии?
Содержание отчёта
7.1 Наименование работы.
7.2 Цель работы.
7.3 Описание используемого оборудования.
7.4 Краткое описание хода работы. Формула закона Фика.
7.5 Таблицы полученных данных.
7.6 Графики экспериментальных зависимостей.
7.7. Расчёты коэффициента диффузии
7.8 Расчёт средней скорости теплового движения vср частиц.
7.9 Выводы.
Список использованной литературы
1. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики: учебное пособие для втузов. – 8-е изд. стер. – - М.: Издательский центр «Академия», 2009. – 720 с.: ил.
2. Изучение диффузии в газах. Методические указания к лабораторной работе: Метод. указ./ Сост. В.Ю. Никифоров – Егорьевск: ЕТИ (филиал) ГОУ ВПО МГТУ «Станкин»,2009. - 10 с.
3. Общий курс физики. В 5 т. Том II. Термодинамика и молекулярная физика. Сивухин Д.В. … 5-е изд., испр. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. - 544 с.
4. Тихомиров Ю.В. Лабораторные работы по курсу физики с компьютерными моделями (Квантовая физика). Учебное пособие для студентов высших технических учебных заведений дневной, вечерней и заочной (дистанционной) форм обучения. -М.:2003.-22 с
5. Трофимова Т. И. Курс физики: Учеб. пособие для вузов. – 13-е изд., стереотип. - М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 560 с.: ил.
Поиск по сайту: