Наблюдение броуновского движения

 

 Цель: пронаблюдать движение броуновских частиц в жидкостях различных температур

Краткое теоретическое обоснование

Броуновское движение – это непрерывное хаотическое  движение частиц, находящихся в жидкости или газе во взвешенном состоянии.

 Такое движение создается в результате беспорядочных, не скомпенсированных толчков со стороны окружающих частицу молекул среды.

Интенсивность броуновского движения зависит от массы броуновской частицы, температуры и свойств среды.

Броуновское движение наблюдается в более сложных формах в технике. Это тепловые шумы в радиосхемах, вибрации легких деталей в измерительных приборах.

Наблюдать броуновского движение можно с помощью школьного микроскопа.

Оборудование: школьный микроскоп, акварельные краски (тушь), сухое молоко,  кисточки, предметные и покровные стекла (5-6 шт.), сосуд с водой.

Порядок выполнения работы

1. На предметное стекло нанести кисточкой 1-2 капли воды.

2. Коснуться той же кисточкой поверхности краски (туши) и снова ввести кисточку в приготовленные капли.

3. Накрыть  предметное стекло  покровным стеклом.

4. Приготовленный препарат положить на предметный столик микроскопа. Зеркало микроскопа направить на источник, чтобы получить хорошее освещение препарата.

5. Опустить объектив кремальерным винтом на расстояние 0, 5 мм от покровного стекла и сфокусировать изображение микрометрическим винтом.

6. Сосредоточить внимание на какой-нибудь одной из наиболее легких броуновских частиц и, пронаблюдав за ее положением, сделать вывод о характере движения частицы.

7. Опыт повторить с водой более высокой температуры и с более крупными броуновскими частицами – раствором сухого молока в воде. Сделать вывод.

8. Выполнить схематический чертеж наблюдаемого явления.

 

Контрольные вопросы

1. Что называют броуновским движением? Как объяснить это явление?

2. В результате чего движется броуновская частица?

3. Почему, чем больше размеры частиц, тем менее заметно их броуновское движение?

4. Можно ли наблюдать броуновское движение в условиях невесомости?

 

Лабораторная работа 4

Определение коэффициента линейного расширения

Твердых тел

Цель: определить коэффициент линейного расширения испытуемого стержня.

Краткое теоретическое обоснование

     С изменением температуры тела его размеры изменяются. Тепловое расширение твердых тел, у которых имеется преимущество в одном измерении, характеризуется линейным расширением D .

                          D  = a× × Dt,

 где a - коэффициент линейного расширения, зависящий от материала и температуры. Однако если рассматривать небольшие интервалы температур, то можно считать коэффициент линейного расширения для данного материала величиной постоянной.

Коэффициент линейного расширения показывает, на какую долю своей первоначальной длины при 0°С изменяется длина тела при нагревании на 1К или 1°С:           или    ,

 где D – приращение длины.

Оборудование: индикатор, стержень для испытания, пробирка, термометр, нагреватель.

Порядок выполнения работы

1. Пробирки из комплекта принадлежностей прибора на 1/2 объема наполнить водой комнатной температуры, опустить в каждую по испытуемому стержню сферическим концом вниз, поместить на штатив.

2. Проводом, сечением не менее 1 мм, через винт заземления подключить прибор к контуру заземления.

3. Штепсельную вилку прибора вставить в электрическую розетку.

4. В поворотный кронштейн вставить индикатор и отвести его на четверть оборота в сторону до упора.

5. Лабораторным термометром замерить температуру воды в одной из пробирок (стержень при этом извлекается из прибора).

6. Пробирку с испытуемым стержнем через резиновую прокладку и отверстие в крышке прибора ввести в нагреватель.

7.  Оттянуть шток индикатора вверх, установить индикатор над пробиркой (повернуть кронштейн в прорези до упора) и опустить шток в углубление на торце стержня. Кронштейн зафиксировать винтом.

8. Заметить положение стрелки на шкале индикатора.

9. Только после этого можно включить питание прибора кнопочным выключателем. При этом должна загореться индикаторная лампа.

10.  Поскольку дальнейшая работа проводится при нагретом приборе, во избежание заметных искажений в замерах время с момента помещения пробирки в зону нагрева до фиксации первоначального положения стрелки индикатора не должно превышать 40 секунд.

11.  По окончании работы с прибором приступают к подсчету численного значения коэффициента линейного расширения, который определяется по формуле:       

          ,

где: D – увеличение длины образца в мм ( по индикатору),

      ₀ – начальная длина образца в мм (160мм),   

    t₀ - первоначальная температура в пробирке,

       t₁ - конечная температура воды в пробирке после нагревания (100°С).

12. Определить относительную погрешность.

13. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу 1.                                                                                                                                       

 

Таблица 1 – Результаты измерений и вычислений

 

Мате-риал стерж-ня	Началь-ная длина стерж-ня 0, м	Температура стержня		Разность темпера- тур  Dt, °C	Удлине- ние стержня D  , м	Коэффи-циент линейного расширения a, Град-1 ; К-1	Относит. погреш-ность d, %
		началь- ная  t1, °C	конечная    t2, °C

 

Контрольные вопросы

1. Объясните причину теплового расширения тел.

2. Каков физический смысл коэффициента линейного расширения?

3. Приведите 3 – 4 примера учета теплового расширения тел в технике.

4. Почему рулетки изготавливают из особого сплава “инвар”?

5. Как будет изменяться площадь круглого отверстия в листе железа при нагревании?

 

Лабораторная работа 5

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: