А 11 «Механика және молекулалық физика» бөлімінен лабораториялық жұмыстар орындауға арналған әдістемелік нұсқау. Қызылорда. ҚМУ, 2007ж

Жұмыстың орындалу реті

1. 
   С ыдысына сұйық деңгейінің айырмашылығы 15-20 см болғанша ауа айдау (20 см-ден артық емес).
   
2. 
   К кранын жауып, ыдыс температурасы қоршаған орта температурасымен теңескенге дейін күту, яғни манометрдегі сұйық деңгейлері тұрақтағанша. Бұл 1-2 мин уақытта болады.
   
3. 
   Манометрдің деңгейлерінің айырмашылығын жазып алу (есептеу төменгі шеткі көрсетумен алынады).
   
4. 
   А кранын толық ашып, С ыдысын атмосферамен жалғап, жылдам қайта жабады.
   
5. 
   Ыдыстағы ауа температурасы тұрақтанғанша 1-2 мин күтіп, манометрдің көрсетуін жазып алу
   
6. 
   -ны есептеу.
   
7. 
   1-6 пункттерін кемінде 8 рет қайталау.
   
8. 
   -ны есептеу.
   

Бақылау сұрақтары

1. 
   Қандай процесс адиабаталық деп аталады? Пуассон теңдеуін қорытып шығарыңдар.
   
2. 
   Тәжірибе барысында ыдыстағы газ температурасы қалай және неліктен өзгереді?
   
3. 
   Жылу сиымдылықтарының қайсысы үлкен және неліктен? Роберт-Майер теңдеуін қорытып шығарыңдар.
   
4. 
   Еркіндік дәрежесі дегеніміз не? Еркіндік дәрежесінің -мен байланысы қандай? Тәжірибеден -ны біле отырып, ауа молекуласының еркіндік дәрежесін есептеңдер.
   
5. 
   Неліктен шамасын емес шамасын орташалау керек?
   

Лабораториялық жұмыс №2.5
ҚАТТЫ ДЕНЕЛЕРДIҢ СЫЗЫҚТЫҚ ҰЛҒАЮ КОЭФФИЦИЕНТIН АНЫҚТАУ
Жұмыстың мақсаты: Қатты денелердiң сызықтық ұлғаþ коэффициентiн
тәжiрибе жүзiнде анықтау.
Керектi құрал-жабдықтар: Қатты дененiң сызықтық ұлғаþ коэффициентiн анықтауға арналған құрылғы, шыны ыдыстар (пробиркалар), стерженьдер.
Қысқаша теория
Денелердiң температурасы өзгергенде олардың сызықтық өлшемдерiнiң немесе көлемдерiнiң үлкеþi жылулық ұлғаþ деп аталады. Сызықтық жылулық ұлғаþ қатты денелерге тән қасиет. Көлемдiк жылулық ұлғаþ қыздырғанда қатты денелерде де, сұйықтарда да жүзеге асады.
Сызықтық өлшемдерi ұлғайған кезде, қатты денелердiң макроскопиялық тепе-теңдiк күйлерi, қалыпты механикалық кернеумен, салыстырмалы ұзарумен және Т температурамен анықталады. Қыздырғанда бiр осьтi созылатын қатты дененiң күй теңдеуi келесi түрде жазылады.
(1)
Мұндағы Е-Þнг модулы, Н/м.
-температураның берiлген аралығындағы сызықтық ұлғаþдың температуралық коэффициентi, К^-1.
шамасы бiр осьтi ұзару деформациясын (Гук заңы) анықтайды, ал Т Кельвинге қыздырғандағы ұзару.
болса, онда
Температура жоғарылағанда денелердiң өлшемдерi үлкейетiндiктен болады.
Жылулық ұлғаþ құбылысы, молекула-кинетикалық тұрғыдан, жылулық қозғалыстың күшеþiнен бөлшектердiң тебiлу себебiнен деп түсiндiрiледi. Дегенмен, бөлшектердiң тебiлу құбылысы жылулық тербелiстердiң ангармониялық сипатында ғана мүмкiн. Егер бөлшектер гармониялық тербелетiн болса, онда олардың тұратын орны өзгермейдi және оның тепе-теңдiк кезiндегi орнымен сәйкес келедi. Бұл кезде жылулық ұлғаþ құбылысы болмайды.
Жылулық ұлғаþ коэффициентi шамасының мәнiн қатты денелер жылулық ұлғайғанда, олардың молекулаларының ангармониялық тербелiсi үшiн бағалауға болады. Молекулаға әсер ететiн бастапқы орнына қайтарушы күш келесi түрде анықталады.
(3)
Мұндағы х-молекуланың тепе-теңдiк күйiнен ығысады. f және g тұрақты коэффициенттер.
х ығысудың орташа мәнi мен салыстырмалы ұзару арасында мынандай байланыс бар r-молекулалардың қыздырғанға
дейiнгi орташа арақашықтығы, ал бұрыштық жақшалар уақыт бойынша орташаланғанды бiлдiредi. g тұрақтысы ангармониялықты көрсетедi.
F күшiнiң уақыт бойынша орташа мәнi нольге тең, егер нольге тең болмаса, онда бөлшектер қандай да бiр орташа үдеу алып, өзiнiң тепе-теңдiк күйiнен жылжып кетер едi. Ал, олай болуы мүмкiн емес. Сонымен,
F =  +  ²=0 (4)
Бұдан
 ( ) ² (5)
Жылу энергиясының еркiндiк дәрежесi бойынша таралуының классикалық заңын пайдаланып, x² мәнiн табуға болады:
 ²=
Мұндағы к-Больцман тұрақтысы, (5) және (6) теңдеуден

 ² =

Сондықтан
немесе
Көп қатты денелер үшiн ~(10^-5 10^-6)К^-1 болғандықтан, iс жүзiнде температураға тәуелдi емес деп есептеуге болады.
Температураның аз ғана айырмашылығында


яғни (8)
L₂, L₁, L₀ –T₂, T₁ u 0⁰C температураларға сәйкес стерженьнiң ұзындықтары (8) формуладан
(9)

жүктеу/скачать 2,13 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: