Учебно-методический комплекс дисциплины «Молекулярная физика» (стр. 46 )

Аналогично находим наклон кривой фазового равновесия лед-вода:

                       

Т. е. кривые фазового равновесия для воды на диаграмме  (Р, Т) имеют наклоны в противоположные стороны: кривая 3,2 – влево, кривая 2,1 – вправо. Причем кривая (3,2) составляет с осью Т угол, в 106 раз меньший, чем кривая (2,1), на рис. Кривая 3,2 – пунктирная. Для большинства других веществ, у которых удельный объем в твердом состоянии меньше удельного объема в жидком состоянии  (V2>V3), обе кривые фазового равновесия наклонены вправо, но кривая фазового равновесия твердое состояние – жидкое состояние  (кривая 3,2) идет гораздо круче.

Найдем изменение давления насыщенного пара воды при нагревании на 1 К близ нормального атмосферного давления.

Для воды при нормальном атмосферном давлении температура кипения ? 373 К, удельная теплота парообразования равна q1.2=2257,4 кДж/кг (табл.). Температура кипения в этом случае далека от критической. Но можно допустить, что V2>> V1 и к пару применимо уравнение Клапейрона-Менделеева. При этих допущениях уравнение (1) можно переписать:    где ?=0,018кг/моль

или    (3)

здесь в правую часть (3) входят постоянные величины, относящиеся к рассматриваемому веществу  (здесь – вода).  Подставив эти постоянные, получим:                

Отсюда следует, что при нагревании на один градус давление насыщенного пара воды возрастает на величину, составляющую 0,035 от исходного давления, т. е.

                                (или 3,5%)

Рассмотреть решение задач  (Сборник задач по курсу общей физики под ред. вып.1989г) № 16-19,20,23

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ 

1. «Определение постоянной Больцмана»

Цель работы: изучение экспериментального метода определения постоянной Больцмана, основанного на использовании основного уравнения молекулярно-кинетической теории газа

Выполнив измерения в соответствии с методическими указаниями к лабораторной работе, ответьте на следующие вопросы:

- что такое идеальный газ?

УМКД 042-18-38.1.11/01-2013

Редакция № 1 от «11сентября»2013 г.

Страница 144 из 155

- сформулируйте закон Дальтона для смеси газов. Что называется парциальным давлением?

- почему после проведенного опыта резервуар необходимо проветривать?

- объясните устройство и принцип действия наклонного манометра

2. «Определение отношения теплоемкостей воздуха методом Клемана-Дезорма»

Цель работы: экспериментальное определение отношения теплоемкостей Ср/Cv  для воздуха и сравнение полученных результатов с выводами молекулярно-кинетической теории газов

Выполнив измерения в соответствии с методическими указаниями к лабораторной работе, ответьте на следующие вопросы:

- считая воздух двухатомным газом, сравните полученные результаты с табличными. Объясните расхождение результатов;

- какова связь между удельной и молярной теплоемкостью какого-либо вещества;

- в каком случае совершается большая работа для увеличения давления идеального газа в n  раз: при адиабатическом или при изотермическом сжатии?

- какой вклад в теплоемкость дают колебательные степени свободы?

- как объясняется зависимость теплоемкостей газов от температуры?

3. «Определение коэффициента внутреннего трения методом Стокса»

Цель работы: опытное определение вязкости жидкости, изучение движения тел в среде, оказывающей сопротивление

Выполнив измерения в соответствии с методическими указаниями к лабораторной работе, ответьте на следующие вопросы:

- что такое вязкость? Назовите единицы измерения коэффициента динамической и кинематической вязкости

- какие силы действуют на шарик, движущийся (падающий) в жидкости?

- как зависит скорость движения шарика от его геометрического размера?

- как связаны коэффициенты динамической и кинематической вязкости?

- необходимо ли вводить поправочный коэффициент в расчетную формулу в ваших измерениях?

4. «Определение коэффициента вязкости газа»

Цель работы: экспериментальное определение коэффициента динамической вязкости воздуха

Выполнив измерения в соответствии с методическими указаниями к лабораторной работе, ответьте на следующие вопросы:

- выведите формулу Пуазейля для стационарного движения вязкой жидкости в цилиндрической трубе;

- объясните условия течения жидкости в трубе, при которых расчеты по формуле Пуазейля справедливы

- объясните принцип действия лабораторной установки, устройство микроманометра и принцип его работы

5. «Определение влажности воздуха психрометром Августа»

Цель работы: определить влажность воздуха в аудитории, проверить изменение показаний прибора при условии работы вентилятора, находящегося рядом.

Выполнив измерения в соответствии с методическими указаниями к лабораторной работе, ответьте на следующие вопросы:

УМКД 042-18-38.1.11/01-2013

Редакция № 1 от «11сентября»2013 г.

Страница 145 из 155

- каким является водяной пар, находящийся в воздухе, при температуре выше точки росы? при температуре ниже точки росы?

-объясните устройство и принцип действия гигрометра, психрометра

- как пользоваться психрометрическими таблицами?

- чему равна относительная влажность воздуха, если оба термометра психрометра показывают одинаковую температуру?

- как изменится разность показаний термометров психрометра при понижении температуры воздуха, если абсолютная влажность (парциальное давление водяных паров) не изменяется?

6. «Определение коэффициента объемного расширения жидкостей»

Цель работы: экспериментальное определение коэффициента объемного расширения воды

Выполнив измерения в соответствии с методическими указаниями к лабораторной работе, ответьте на следующие вопросы:

- каков физический смысл коэффициента объемного расширения?

- в чем заключаются особенности расширения воды?

- в каких единицах измеряется коэффициент объемного расширения?

- как зависит температура кипения воды от внешнего давления?

7. «Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкостей методом капель»

Цель работы: экспериментальное определение коэффициента поверхностного натяжения для разных жидкостей

Выполнив измерения в соответствии с методическими указаниями к лабораторной работе, ответьте на следующие вопросы:

- каков физический смысл коэффициента поверхностного натяжения?

- каково значение коэффициента поверхностного натяжения при критической температуре? Ответ поясните.

- какое значение имеют явления смачивания и несмачивания в природе и технике?

- одинаковы ли значения R в формуле , определяющей лапласово давление, для смачивающей и несмачивающей жидкости в одном и том же капилляре в момент выдувания из него пузырька воздуха?

- изменится ли коэффициент поверхностного натяжения воды, если добавить в воду спирт?

- какую форму принимает капля масла на поверхности воды? Почему?

8.«Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкостей методом капиллярных трубок»

Цель работы: ознакомление с методом экспериментального определения коэффициента поверхностного натяжения

Выполнив измерения в соответствии с методическими указаниями к лабораторной работе, ответьте на следующие вопросы:

- в чем состоит явление смачиваемости и несмачиваемости?

- объясните суть капиллярных явлений в жидкостях; какие сосуды можно считать капиллярными? Чем определяется высота поднятия жидкости в капиллярах?

- каковы причины возникновения добавочного давления при условии искривленной поверхности жидкости?

УМКД 042-18-38.1.11/01-2013

Редакция № 1 от «11сентября»2013 г.

Страница 146 из 155

9. «Определение коэффициента линейного расширения твердых тел»

Цель работы: экспериментальное определение коэффициента линейного расширения металлов, исследование зависимости его от природы материала

Выполнив измерения в соответствии с методическими указаниями к лабораторной работе, ответьте на следующие вопросы:

- каков физический смысл коэффициента линейного расширения?

- в каких единицах измеряется коэффициент линейного расширения?

- как объяснить с точки зрения молекулярно-кинетической теории тепловое расширение тел?

10. «Определение теплопроводности песка»

Цель работы: изучение процесса теплопроводности, распределения температуры в веществе при разности температур на границах материала

Выполнив измерения в соответствии с методическими указаниями к лабораторной работе, ответьте на следующие вопросы:

- объясните процесс теплопроводности с точки зрения молекулярно-кинетической теории;

- назовите способы передачи теплоты, объясните их механизм;

- что называется градиентом температура, либо другой физической величины?

- каков физический смысл коэффициента теплопроводности?

- в каких единицах измеряется коэффициент теплопроводности?

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СРОП

При подготовке к СРОП рекомендуется изучить предварительно вопрос, используя учебную литературу по дисциплине. Составить краткий конспект прочитанного, отметив вопросы, вызывающие сомнение, либо не до конца понятые при изучении теоретического материала.