Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Проверка закона Гей-Люссака.Стр 1 из 6Следующая ⇒
Проверка закона Гей-Люссака. Цель: Проверить закон Гей-Люссака. Закрепить теоретические знания МКТ. Оборудование: стеклянная трубка, запаянная с одного конца, длиной 600мм и диаметром 8-10мм; цилиндрический сосуд высотой 600мм и диаметром 45-50 мм, наполненный горячей водой (t ); стакан с водой комнатной температуры; пластилин. Порядок выполнение работы: 1. Подготовьте бланк отсчета с таблицей (см. таблицу 5) для записи результатов измерений и вычислений (инструментальные погрешности определяются с помощью таблицы1) 2. Подготовьте стакан с водой комнатной температуры и сосуд с горячей водой. 3. Измерьте длину стеклянной трубки и температуру воды в цилиндрическом сосуде. 4. Приведите воздух в трубке во второе состояние так, как об этом рассказано выше. Измерьте длину воздушногостолба в трубке и температуру окружающего воздуха. 5. Вычислите отношения иТ1/Т2, относительные ( ) и абсолютные ( ) погрешность измерений этих отношений по формулам:
6. Сравните отношения l1/l2 иT1/T2 Таблица 1
Δ l = l1 - l2 Δ l = 63 – 13=50
Δ Т = T1 – T2 Δ Т = 373 – 295=78 T1 = 100°С + 273° K =373K T2 = 22°С + 273° K =295K
Методические указания: Теория: Чтобы проверить закон Гей-Люссака, достаточно измерить объем и температуру газа в двух состояниях при постоянном давлении и проверить справедливость равенства . Это можно осуществить, использую воздух при атмосферном давлении.
Стеклянная трубка открытым концом вв ерх помещается на 3-5 мин в цилиндрический сосуд с горячей водой (рис.256, а).
В этом случае объем воздуха равен объему стеклянной трубки, а температура- температуре горячей воды . Это- первое состояние. Чтобы при переходе воздуха в следующее состояние его количество не изменилось, открытый конец стеклянной трубки, находящейся в горячей воде, замазывают пластилином. После этого трубку вынимают из сосуда с горячей водой и замазанный конец быстро опускают в стакан с водой комнатной температуры (рис. 256, б), а затем прямо под водой снимают пластилин. По мере охлаждение воздуха в трубке вода в ней будет подниматься. После прекращения подъема воды в трубке ( рис.256, в) объем воздуха в ней станет равным , а давление. Чтобы давление воздуха в трубке вновь стало равным атмосферному, необходимо увеличивать глубину погружения трубки в стакан до тех пор, пока уровни воды в трубке и в стакане не выровняются (рис.256, г). Это будет второе состояние воздуха в трубке при температуре окружающего воздуха. Отношение объемов воздуха в трубке в первом и втором состояниях можно заменить отношением высот воздушных столбов в трубке в этих состояниях, если сечение трубки постоянно по всей длине . Поэтому в работе следует сравнить отношения иТ1/Т2. Длина воздушного столба измеряется линейкой, температура- термометром. Контрольные вопросы: 1. Почему после погружения стеклянной трубки в стакан с водой комнатной температуры и после снятия пластилина вода в трубке поднимается? 2. Почему при равенстве уровней воды в стакане и в трубке давлении воздуха в трубке равно атмосферному? 3. Сделать выводы. Лабораторная работа №2. Определение относительной влажности воздуха. Цель: научится определять относительную влажность воздуха. Оборудование: психрометрическая таблица, психрометр. Порядок выполнения работы: 1. Проверить наличие воды в стаканчике влажного термометра; 2. Измерить показания сухого и влажного термометра, вычислить их разность; 3. Пользуясь психрометрической таблицей определить влажность воздуха; 4. Результаты вычислений занести в таблицу №2; 5. Изучить устройства гигрометров и психрометров (Жданов с. 85-88) 6. Сделать выводы.
Таблица №2.
Методические указания. В атмосфере Земли всегда содержится влага. Содержание водяного пара в воздухе характеризуется абсолютной и относительной влажностью. Абсолютная влажность ( ) определяется массой водяного пара, содержащегося в 1воздуха, иначе говоря плотностью водяного пара. Абсолютную влажность воздуха определяют по точки росы. С помощью гигрометр определяют температуру, при которой пар, имеющейся в воздухе, становится насыщенным, а затем, пользуясь таблицей «Давление насыщающих паров и их плотность при различных температурах», определяют абсолютную влажность. Относительная влажность В показывает, сколько процентов составляет абсолютная влажность от плотности водяного пара насыщающего воздуха при данной тимпературе. Контрольные вопросы: 1. Что называют относительной влажностью? 2. Объясните принцип работы гигрометра и психрометра; 3. Опишите процесс испарен ия и конденсации; 4. Объясните, принцип заполнения таблицы; 5. Насыщенный и ненасыщенный пар. 6. Сделайте выводы.
Лабораторная работа № 3. Методические указания. Наблюдая за отрывом капли жидкости от вертикальной узкой трубки, можно определить коэффициент s поверхностного н атяжения жидкости. Коэффициент поверхностного натяжения численно равен силе поверхностного натяжения, действующей на единицу длины границы свободной поверхности жидкости: (1) где l – длина участка контура, на который действует сила F (см. рис. 3 лаб. раб. № 207, а также небольшое теоретическое введение об энергии поверхностного слоя и поверхностном натяжении жидкостей). Рассмотрим, как растет капля жидкости при выходе из узкой трубки. Размер капли постепенно нарастает, но отрывается она только тогда, когда достигает определенного размера (см. рис. 1 а). а b c Рис. 1. Пока капля недостаточно велика, силы поверхностного натяжения достаточны, чтобы противостоять силе тяжести и предотвратить отрыв. Перед отрывом образуется сужение – шейка капли (рис. 1 b). Пока капля удерживается на конце капиллярной трубки, на нее будут действовать силы: сила тяжести , направленная вертикально вниз и стремящаяся оторвать каплю (рис. 2); силы поверхностного натяжения , направленные по касательной к поверхности жидкости и перпендикулярно контуру l шейки капли. Рис. 2. Эти силы стремятся удержать каплю. Результирующая сила поверхностного натяжения направлена вверх и равна (2) где l – длина контура шейки капли. Когда сила тяжести станет равна силе поверхностного натяжения произойдет отрыв капли:
Для модулей сил: (3) С учетом (2) запишем:
Так как длина контура шейки капли
где d – диаметр шейки капли, следова тельно
откуда (4) Масса одной капли
где r - плотность жидкости (для воды r = 1000 кг/м3), Vк – объем одной капли. Если посчитать, сколько капель вытечет из капиллярной трубки в мерный стакан, и измерить их объем V, то можно найти объем одной капли:
Тогда коэффициент поверхностного натяжения можно рассчитать по формуле: (5) Формула (5) является рабочей расчетной формулой. Для расчета s по формуле (5) необходимо во время измерения следить за чистотой капилляра и воды. Кроме того, коэффициент поверхностного натяжения s зависит от температуры исследуемой жидкости: с ростом температуры он уменьшается. При комнатной температуре 20 °С табличное значение коэффициента s для дистиллированной воды sтабл = 72, 5× 10-3 Н/м. Контрольные вопросы 1. Расскажите о явлении поверхностног о натяжения жидкостей. 2. От чего зависит коэффициент поверхностного натяжения жидкостей? 3. Сделать выводы
Лабораторная работа №4. Методические указания. Опыт показывает, что масса тел, состоящих из одного и того же вещества, прямо пропорцианальны объемам этих тел: m=ρ V, [кг] где m – масса тела, V – объем тела, ρ – плотность вещества. Коэффициент пропорцианальности ρ называтеся плотностью этого вещества. Плотность характиризует зависимость массы тела от рода его и измеряется массой вещества в виде единицы объема: ρ =m/V [кг/м3]
Масса определяется взвешиванием. Объем тела правильной геометрической формы определяется объеммом тела, объем жидкости – наполненнением ею градуированного сосуда – мензурки. Контрольные вопросы: 1. Что такое кристаллы и виды кристаллов? 2. Как вы нашли плотность вещества? 3. Объясните расчетные формулы? 4. Какие виды деформаций тверды х тел вы знаете? 5. Как вы определили объем твердого тела? 6. Сделать выводы. Лабораторная работа №5. Порядок выполнения работы.
3. Снова измерить расстояние между метками на шнуре l1. Рассчитайте абсолютное удлинение шнура Δ l1.
Таблица №5.
Δ l1= 0, 16-0, 08= 0, 08 м; m3= 0, 1+0, 1+0, 1= 0, 3 кг; Δ l3= 0, 32-0, 08= 0, 24 м; ; Методические указания. Если к однородному стержню, закрепленному на одном конце, приложить силу F вдоль оси стержня, то стержень подвергнется деформации растяжения. Деформацию растяжения характеризуют абсолютным удлинением Δ l=l - l0; относительным удлинением . В деформированном теле возникает механическое напряжение σ, равное отношению модуля силы F к площади поперечного сечения тела S: На упруго деформированные тела распространяется закон Гука: при малых деформациях механическое напряжение σ прямо пропорционально относительному удлинению: Коэффициент пропорциональности Е, входящий в закон Гука, называется модулем упругости или модулем Юнга. Модуль Юнга показывает, какое механическое напряжение возникает в материале при относительной деформации равной единице, т.е. при увеличении длины образца вдвое. В данной работе надо определить модуль упругости Е (модуль Юнга) резинового шнура. При выполнении работы надо учесть, что сила упругости в деформированном теле численно равна силе тяжести груза, подвешенного к резиновому шнуру: F=mg. Резиновый шнур имеет квадратное сечение, поэтому S=а2, где а - сторона квадрата (а=1мм=10-3м). Окончательная формула для расчета модуля Юнга имеет вид:
Контрольные вопросы.
Лабораторная работа №7. Лабораторная работа № 8. Лабораторная работа №9. Порядок выполнения работы. 1. Записать в таблицу характеристики амперметра и вольтметра: с – цена деления прибора, γ – класс точности прибора, Хmax – предельное значение шкалы. 2. Собрать электрическую цепь. Установить движок реостата на максимальное сопротивление. 3. Замкнуть ключ. Снять показания I1 и U1 приборов; занести в таблицу. 4. Перемещая движок реостата, снять еще показания (4 раза); их так же занести в таблицу №10. 5. Рассчитать мощность, потребляемую лампой, для каждого измерения. 6. Расчет погрешности измерений: Рассчитать погрешность измерения мощности для 5-го измерения. · Найти абсолютные погрешности измерения силы тока и напряжения по формулам Δ I=cI/2+(γ 1∙ Imax)/100
Δ U=cU+(γ U∙ Umax)/100
· Найти относительную погрешность определения мощности
ɛ p=ɛ I+ɛ U=Δ I/I5+ Δ U/U5
· Найти абсолютную погрешность определения мощности
Δ P=P5 ɛ p 7. Построить график зависимости Р=f(U).
Таблица №10
Методические указания. Лампа накаливания выделяет теплов ую энергию за счет работы? Совершаемой электрическим током№ мощность лампы Р может быть найдена по формуле Р=IU, где I – сила тока в лампе, U – напряжение на ней. Чтобы исследовать зависимость мощности от напряжения, необходимо изменять напряжение на лампе и снимать показания силы тока и напряжения. Для этого (а значит, и напряжение) меняется на лампе с помощью реостата.
Контрольные вопросы. 1. Что называют работой тока? 2. Что называют мощностью тока? 3. В какие виды энергии может превращаться электрическая энергия? 4. Закон Джоуля-Ленца, формулировка и формула. 5. Сделать выводы
Лабораторная работа №10. Порядок выполнения работы. Получение индукционного тока и определение его направления. Соединить катушку с гальванометром и вдвигая и выдвигая магнит из катушки, следить за отклонением стрелки гальванометра. Объяснит ь, почему стрелка откланяется в разные стороны. Проверить правило Ленца для разных полюсов магнита. Сделать зарисовки с указанием индукционного тока в катушке. Присоединить вторую катушку к источнику питания и поместить над ней первую так, чтобы оси совпали. Замыкая и размыкая цепь при помощи ключа, следить за отклонением стрелки гальванометра. Проверить правило Ленца при замыкании и размыкании цепи. Таблица №11.
II. Исследование зависимости силы индукционного тока от скорости изменения магнитного потока. Подключить катушку к зажимам миллиамперметра. Вдвигая и выдвигая дугообразный магнит из катушки с разной скоростью, замечать для каждого случая максимальную силу индукционного тока. Подключить вторую катушку к источнику тока, снова поместить над ней первую и, изменяя силу тока во второй катушке при помощи реостата с различной скоростью, замечать максимальную силу индукционного тока. Результаты наблюдений и измерений занесите в таблицу №12. Таблица №12
Методические указания. В работе наблюдается явление элект ромагнитной индукции. Через полость катушки перемещают магнит и определяют при этом направление индукционного тока по отклонению стрелок гальванометра. Направление индукционного тока можно определить и по правилу Ленца. В работе его можно применить так:
Контрольные вопросы:
Лабораторная работа №11. Лабораторная работа №12. Порядок выполнения работы.
n1пр-Δ n1‹n1‹ n1пр+Δ n1, n2пр-Δ n2‹n2‹ n2пр+Δ n2,
Таблица №14.
Методические указания. В работе измеряется показатель преломления стеклянной пластины, имеющей форму трапеции. На одну из параллельных граней пластины наклонно к ней направлен узкий световой пучок. Проходя через пластину, этот пучок света испытывает двукратное преломление. Источником света служит электрическая лампочка, подключенная через ключ к какому – либо источнику тока. Световой пучок создается с помощью металлического экрана с щелью. При этом ширина пучка может меняется за счет изменения расстояния между экраном и лампочкой. Показатель преломления стекла относительно воздуха определяется по формуле: где α – угол падения пучка света на грань пластины из воздуха в стекло; β – угол преломления светового пучка в стекле.
Для определение отношения, стоящего правой части формулы, поступают следующим образом. Перед тем как нап равить на пластину световой пучок, ее располагают на столе на листе миллиметровой бумаги так, чтобы одна из ее параллельных граней совпала с предварительно отмеченной линией на бумаге. Эта линия укажет границу раздела двух сред воздух – стекло. Тонко очищенным карандашом проводят линию вдоль второй параллельной грани. Это линия изображает границу раздела двух сред стекло – воздух. После этого не смещая пластины, на ее первую параллельную грань направляют узки световой пучок под каким либо углом к грани. Вдоль падающего на пластину и вышедшего из нее световых пучков тонко очищенным карандашом ставят точки 1, 2, 3, 4 (рис ). После этого лампочку выключают, пластину снимают и с помощью линейки прочерчивают входящий, выходящий и преломленный лучи. Через точку В границы раздела сред воздух – стекло проводят перпендикуляр к границе, отмечают углы падения α и преломления β. Далее с помощью циркуля проводят окружность с центром в точке В и строят прямоугольные треугольники АВЕ и СВD. Так как sinα =AE/AB, sinβ =CD/BC и АВ/ВС, то формула для определения раздела показателя преломления стекла примет вид nпр=АЕ/DC Длины отрезков АЕ и DC измеряют по миллиметровой бумаге или с помощью линейки. При этом в обоих случаях инструментальную погрешность можно считать равной 1 мм. Погрешность отсчета надо взять так же равной 1 мм для учета неточности в расположении линейки относительно края светового пучка. Максимальную относительную погрешность ɛ измерения показателя преломления определяют по формуле ɛ =Δ АЕ/АЕ+Δ DC/DC Максимальная абсолютная погрешность определяются по формуле Δ n=nпрɛ (Здесь nпр – приближенное значение показателя преломления, определяемое по формуле 1). Окончательный результат измерения показателя преломления записывают в виде: n=nпр±Δ n Контрольные вопросы 1. Что называют относительным показателем преломления и абсолютным показателем преломления? Что они характеризуют? 2. Запишите закон преломления света при переходе границ сред с абсолютными показателями преломления п1 и п2. Чем отличается ход луча при его преломлении в оптически более плотную среду от преломления в оптически менее плотную? 3. Сформулируйте закон преломления свет а и докажите его с помощью принципа Гюйгенса. 4. Какое физическое явление называют полным внутренним отражением? 5. Как вычислить угол полного внутреннего отражения? 6. За стеклянной призмой происходит разложение белого света в цветной спектр. Какой из перечисленных цветов отклоняется на наименьший угол: зеленый, оранжевый, желтый, голубой, синий. 7. Сделайте выводы Лабораторная работа № 13. Порядок выполнения.
При определении Δ 1 и Δ 2 следует иметь в виду, что измерение расстоянии d и f не может быть проведено с погрешностью, меньшей половины толщины линзы h. Так как опыты проводятся при неизменном d, то Δ 1=h/2. Погрешность измерения f будет больше из-за неточности настройки на резкость примерно еще на h/2. Поэтому Δ 2=h/2+h/2=h.
Δ D=h/2d2+h/f2
Dср-Δ D≤ D≤ Dср+Δ D Таблица №15.
Методические указания. Простейший способ измерения опти ческой силы и фокусного расстояния линзы основан на использовании формулы тонкой линзы 1/d+1/f=D или 1/d+1/f=1/F В качестве предмета используются светящаяся рессеянным светом буква в колпачке осветителя. Действительное изображение получают на экране. Контрольные вопросы.
Лабораторная работа №14. Порядок выполнения. 1.Подготовьте бланк отчета с таблицей для записей результатов измерений и вычислений. 2. Соберите измерительную установку, установите экран на произвольном расстоянии от решетки. 3. Гладя сквозь дифракционную решетку и щельв экране на источник света и 4. Определите положение середин цветных полос в спектрах 1-го или 2-го 5. Данные занесите в таблицу №16. Таблица №16.
6. По данным измерений вычислите длины в олн 7. Сравните полученные результаты с табличным значением длины волны видимой части спектра. Методические указания. В работе для определения длины световой волны используется дифракционная решеткас периодом (период указан на решетке). Она является основной частью измерительной установки, показанной на рисунке 1. Решетка 1устанавливается в держателе 2, который прикреплен к концу линейки 3. На линейке же располагается черный экран 4 с узкой вертикальной щелью 5 посередине. Экран может перемещаться вдоль линейки, что позволяет изменять расстояние между ним и дифракционной решеткой. На экране и линейке имеются миллиметровые шкалы. Вся установка крепится на штативе 6.
Если смотреть сквозь решетку и прорезь на источник света, то на черном фоне экрана можно наблюдать по обе стороны от щели дифракционные спектры 1-го, 2-го и т.д порядков. Длина волны определяется по формуле: где: d - период решетки; к - поряд ок спектра; - угол, под которым наблюдаются максимум света соответствующего цвета; Поскольку углы, под которыми наблюдается максимумы 1-го и 2-го порядков, не превышают 5 0, можно вместо синусов углов использовать их тангенсы. Из рисунка видно, что . Расстояние отсчитывают по линейке от решетки до экрана, расстояние b – по шкале экрана от щели до выбранной линии спектра. Окончательная формула дня определения длины волны имеет вид: Контрольные вопросы. 1. Какое физическое явление называют дифракцией? Каким волновым процессам оно свойственно. 2. Кто разработал теорию дифракции? 3. Почему нулевой максимум дифракционного спектра белого света – белая полоса, а максимум высших порядков набор цветных полос? 4. Почему максимумы располагаются как слева, так и справа от нулевого максимума? 5. Какой вид имеет интерференционая картина в случае монохроматического света? 6. В каких точках экрана получается световой минимум? 7. Сделайте выводы
Министерство Образования и Науки Ресспублики Казахстан Темиртауский Политехнический Колледж Лабораторная работа Технический отчет ОО. ОДБ. 05.18023.010.ТО Сарсекенова Бота Темиртау 2015
Проверка закона Гей-Люссака. Цель: Проверить закон Гей-Люссака. Закрепить теоретические знания МКТ. Оборудование: стеклянная трубка, запаянная с одного конца, длиной 600мм и диаметром 8-10мм; цилиндрический сосуд высотой 600мм и диаметром 45-50 мм, наполненный горячей водой (t ); стакан с водой комнатной температуры; пластилин. Порядок выполнение работы: 1. Подготовьте бланк отсчета с таблицей (см. таблицу 5) для записи результатов измерений и вычислений (инструментальные погрешности определяются с помощью таблицы1) 2. Подготовьте стакан с водой комнатной температуры и сосуд с горячей водой. 3. Измерьте длину стеклянной трубки и температуру воды в цилиндрическом сосуде. 4. Приведите воздух в трубке во второе состояние так, как об этом рассказано выше. Измерьте длину воздушногостолба в трубке и температуру окружающего воздуха. 5. Вычислите отношения иТ1/Т2, относительные ( ) и абсолютные ( ) погрешность измерений этих отношений по формулам:
6. Сравните отношения l1/l2 иT1/T2 Таблица 1
Δ l = l1 - l2 Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-05-03; Просмотров: 8030; Нарушение авторского права страницы