Материал: Шилов Лабораторный практикум курса обсчей физики Разделы 2012
Рис. 2.12.5
Если подвести к одной из этих вершин курсор «мыши», то, нажав и удерживая нажатой левую кнопку, можно перемещать эту вершину по экрану с помощью «мыши». Добейтесь такого положения прямоугольника, при котором его нижняя горизонтальная сторона соответствует силе, действующей на датчик при погруженном
в воду кольце (Fпогр = Y1), а верхняя – силе в момент отрыва поверхностной пленки от кольца (Fотр = Y2) (рис. 2.12.7). Разность
этих сил F = Fотр − Fпогр = Y равна силе поверхностного натяжения, действовавшей на кольцо в момент перед его отрывом от по-
верхностной пленки.
Запишите в табл. 2.12.1 значения Fпогр, Fотр и F для всех «пиков» полученной зависимости силы от времени. (Таблица должна
быть заготовлена заранее при подготовке к работе и должна содержать не менее десяти строк.)
|
|
|
|
Таблица 2.12.1 |
|
|
|
|
|
|
|
№ |
Fпогр, Н |
Fотр, Н |
F, Н |
α, Н/м |
|
п/п |
|
||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
136
Рис. 2.12.6
Рис. 2.12.7
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
1. Для каждого измерения силы отрыва кольца вычислите значение коэффициента поверхностного натяжения воды по формуле:
α = 2πFd ,
где d – диаметр кольца (кольцо – тонкое, поэтому его внутренний и наружный диаметры можно считать совпадающими). Значение d указано на лабораторном столе.
2. Обработайте полученные результаты измерений методом Корнфельда, т.е. вычислите:
среднее значение коэффициента поверхностного натяжения
α = αmax +αmin ;
2
абсолютную погрешность коэффициента поверхностного натяжения:
Δα = αmax −αmin ;
2
доверительную вероятность для найденного доверительного интервала:
p=1− 1 n−1 ,
2
где n – число выполненных измерений силы отрыва.
ПРЕДСТАВЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ
Напишите краткое заключение по работе, в котором укажите: что и каким методом измерялось; приведите полученный результат – значение коэффициента по-
верхностного натяжения с погрешностью и доверительной вероятностью, в приводимых численных значениях сохраняйте правильное количество значащих цифр;
укажите природу и источник экспериментальной погрешности; сравните полученное значение α и значение, известное из литературы (табличное); если табличное значение не попадает в найденный Вами доверительный интервал, прокомментируйте воз-
можные причины этого различия.
При подготовке к защите работы ответьте на контрольные вопросы, приведенные в описании работы 2.11.
139
Работа 2.13
ИЗУЧЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ДАВЛЕНИЯ НАСЫЩЕННЫХ ПАРОВ ЖИДКОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОТЫ ПАРООБРАЗОВАНИЯ
Цель: изучение зависимости давления насыщенных паров жидкости от температуры; определение теплоты парообразования воды, используя полученную в работе зависимость давления насыщенных паров от температуры.
Оборудование: откачиваемая колба, стеклянный стакан, спиртовый термометр, разностный манометр, кран, резиновые шланги, форвакуумный насос, электрический нагреватель, электромагнитная «мешалка».
ВВЕДЕНИЕ
Пар, находящийся в термодинамическом равновесии со своей жидкостью, принято называть насыщенным. Давление, при котором наблюдается равновесие, называется давлением насыщенного пара. Покажем, что давление насыщенного пара Р зависит только от температуры Т системы «жидкость – пар».
В отсутствие обмена частицами необходимыми условиями термодинамического равновесия двух тел являются равенства температур и давлений. При рассмотрении равновесия двух фаз одного и того же вещества, например жидкости (жидкая фаза) и ее пара (газовая фаза), необходимо дополнительно учитывать возможность обмена частицами. При испарении молекулы покидают жидкую фазу, переходя в газовую, при конденсации – наоборот: молекулы из газа переходят в жидкость. Пусть за время dt из жидкости в пар перешло dNж-п молекул, а из пара в жидкость – dNп-ж молекул. Дополнительным необходимым условием равновесия жидкой и газо-
140