Составитель: Дорохова Н.М., преподаватель физики
ФИЗИКА
Тетрадь
Для лабораторных работ
Учебное пособие
для студентов
|
Новосибирск 2017-18 год
| № | ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ | оценка |
| 1. | Измерение ускорения тела при равноускоренном движении | |
| 2. | Изучение движения тела по окружности под действием сил упругости и тяжести | |
| Экспериментальная задача. Измерение ускорения свободного падения с помощью математического маятника | ||
| 3. | Изучение закона сохранения импульса | |
| 4. | Изучение закона сохранения механической энергии | |
| 5. | Исследование изотермического процесса | |
| 6. | Изучение изобарного процесса | |
| 7. | Исследование изохорного процесса | |
| 8. | Определение относительной влажности воздуха с помощью психрометр | |
| 9. | Определение теплоемкости твердого тела. | |
| 10. | Изучение последовательного и параллельного соединения проводников | |
| 11. | Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока | |
| 12. | Определение коэффициента полезного действия электрического чайника | |
| 13. | Сборка гальванического элемента и его испытание | |
| 14. | Изучение действия магнитного поля на ток | |
| 15. | Изучение явления электромагнитной индукции | |
| 16. | Исследование зависимости периода колебаний нитяного маятника от массы груза, амплитуды колебаний, длины нити | |
| 17. | Изучение устройства и принципа работы трансформатора и измерение его коэффициента трансформации | |
| 18. | Определение показателя преломления стекла | |
| 19. | Практическая задача. Изучение треков частиц по готовым фотографиям |
| Рассмотрено на заседании ПЦК | |
| Протокол № 1 от 31.08.2017 г. | |
| Председатель комиссии: | |
| _________________ Т.В. Квич | |
| Рассмотрено на заседании ПЦК |
Составитель: Дорохова Н.М., преподаватель физики
Учебное пособие составлено в соответствии с рабочей программой по дисциплине «Физика».
по специальностям:
13.02.07 Электроснабжение;
23.02.03 Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта;
23.02.04 Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования;
23.02.05 «Эксплуатация транспортного электрооборудования и автоматики (по виду транспорта - автомобиль).
Лабораторная работа № 1
Тема: Измерение ускорения тела при равноускоренном движении.
Время выполнения-2 часа
Цель работы:изучить основные закономерности равноускоренного движения.
Учебные задачи:1. Определить ускорение шарика при различных углах наклона желоба; 2. Сравнить полученные значения ускорений; 3. Вычислить погрешности измерений.
Оборудование:желоб, штатив с муфтой и зажимом, шарик небольшого диаметра, металлический цилиндр, измерительная лента, секундомер.
Тренировочные задания и вопросы
1. Какое движение называют равноускоренным?
2. Какая формула выражает смысл ускорения?
3. Запишите формулу перемещения для равноускоренного движения
4. Из записанной вами формулы выразите ускорение. Начальную скорость принять за ноль.
Выполнение работы
1. Соберитеустановку, изображенную на рисунке (верхний конец желоба должен быть на несколько сантиметров (не больше 10 см) выше нижнего). Положите в желоб у его нижнего конца металлический цилиндр. Когда шарик, скатившись, ударится о цилиндр, звук удара поможет точнее определить время движения шарика.
2. Отметьтена желобе начальное положение, а также его конечное положение.
3. Измерьтерасстояние между верхней и нижней отметками на желобе (модуль S - перемещения шарика) и результат измерения запишите в таблицу.
Измерьтевремя движения шарика. Повторите опыт 3 раз, записывая в таблицу результаты измерений времени движения шарика. При проведении каждого опыта пускайте шарик из одного и того же начального положения, а также следите за тем, чтобы верхний торец цилиндра находился у соответствующей отметки.
Изменяя угол наклона выполните измерения ещё для двух положений плоскости.
5.Вычислитеускорение. Результат вычислений запишите в таблицу. Численные значения ускорения округлите до тысячных долей единиц.
6. Из формулы для перемещения, при равноускоренном движении, выразите ускорение
| Модуль перемещения шарика, S, м | Время движения шарика, t, с | Ускорение шарика, а, м/с2 | Среднее значение ускорения, а, м/с2 | |||||
| 1.1 | |||||||||
| 1.2 | |||||||||
| 1.3 | |||||||||
| 2.1 | |||||||||
| 2.2 | |||||||||
| 2.3 | |||||||||
| 3.1 | |||||||||
| 3.2 | |||||||||
| 3.3 |
7. Рассчитайтепогрешность измерения времени.
Вывод:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Контрольные задания для лабораторной работы:
1. Уравнение движения материальной точки имеет вид S = 20t+1,2t² Определите: вид движения, начальную скорость, ускорения, путь, пройдённыйза точкой за 2 секунды.
2. Поезд движется со скоростью 20 м/с. При торможении поезда, до полной остановки, он прошел расстояние в 200 м. Определить время, в течение которого происходило торможение.
3.К.Э.Циолковский в книге «Вне Земли», рассматривая полет ракеты, пишет: «...через 10 секунд она была от зрителя на расстоянии 5 км». С каким ускорением двигалась ракета, и какую она приобрела скорость?
Лабораторная работа 2
Сил упругости и тяжести.
Время выполнения – 2 часа
Цель работы:определение центростремительного ускорения шарика при его равномерном движении по окружности.
Учебные задачи:1. Вычислить ускорение груза, используя различные формулы; 2. Сравнить полученные значения ускорений.
Оборудование:штатив с муфтой и кольцом, шарик с отверстием или груз с крюком, нить, циркуль, динамометр лабораторный, весы с разновесами, лист бумаги, часы с секундной стрелкой, измерительная лента, линейка с миллиметровыми делениями.
Тренировочные задания и вопросы:
1.Дайте определения следующим понятиям: центростремительное ускорение
сила тяжести
сила упругости.
2.Укажите на данном рисунке все возможные параметры и силы, действующие на груз.
- Запишите силы, создающие центростремительное ускорение груза на рисунке
- Запишите куда направлено центростремительное ускорение
- Запишите 2 закон Ньютона в векторной форме a m =
Выполнение работы
1. Определите массу шарика на весах с точностью до 1 г.
2. Нить проденьте сквозь отверстие в шарике или привяжите груз за крюк. Другой конец нити привяжите к кольцу штатива, как показано на рисунке 5.
3. Начертите на листе бумаги окружность, радиус которой около 15 см. Измерьте радиус с точностью до 1 см.
4. Штатив с маятником расположите так, чтобы продолжение нити проходило через центр окружности.
5. Взяв нить пальцами у точки подвеса, вращайте маятник так, чтобы шарик описывал окружность, равную начерченной на бумаге.
6. Отсчитайте время, за которое маятник совершает, к примеру, N = 40 оборотов.
7.Определите высоту маятника. Для этого измерьте расстояние по вертикали от центра шарика (или груза) до точки подвеса.
8. Вычислите модуль центростремительного ускорения по формулам:
𝑎 = 4𝜋²𝑅 /𝑡 ² и 𝑎 = 𝑔𝑅 /h
9. Оттяните горизонтально расположенным динамометром шарик на расстояние, равное радиусу окружности, и измерьте модуль составляющей F. Затем вычислите ускорение по формуле
𝑎 =𝐹1/𝑚
.
10. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу
| Радиус окруж- ности, R, м | Число оборо- тов, N | Время колеба- ний, Δt, с | Период, T= Δt/N, с | Ускорение 𝑎 = F/m | Высота конуса, h, м | Масса груза, m, кг | Ускорение 𝑎 = 4𝜋²𝑅 /𝑡 ² | Ускорение 𝑎 = 𝑔𝑅 /h |
11. Сравнивая полученные три значения модуля центростремительного ускорения, убедитесь, что они примерно одинаковы, сделайте выводпо проделанной работе.
Вывод:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Контрольные задания для лабораторной работы:
1. Две силы F1 = 4 H и F2 = 3 Н приложены к одной точке тела. Угол между векторами 𝐹1 и 𝐹2 равен 90 градусов. Чему равен, модуль равнодействующей этих сил?
2. Два тела, связанные невесомой нерастяжимой нитью тянут с силой F=15 Н вправо по столу. Массы брусков m1 = 1 кг и m2= 4 кг, коэффициент трения μ = 0,1. С каким ускорением движутся бруски? Чему равна сила натяжения нити?
3. Найдите проекцию силы Fx, действующей на тело массой 500 кг, если его координата изменяется по закону x= 20 — 10t + t2.
4. Скорость материальной точки изменяется по закону vx = 5 — 3t под действием силы 6 Н. Какова масса точки?
Экспериментальная задача
Теоретическая часть
Формула для вычисления периода математического маятника
.
Выполнение работы
1.Подвесьте к штативу шарик на нити. Измерьте длину математического маятника.
2.Отклоните маятник на 3-4 см от положения равновесия и отпустите его. Измерьте время 20 полных колебаний маятника.
3.Измерьте время 3 раза. Найдите среднее значение времени как среднее арифметического. Результаты измерений и вычислений с учетом погрешности измерений занести в таблицу. Считайте, что погрешность измерения равна половине цены деления.
4.Определите период колебаний по формуле: Т= tср/N.
5.Из формулы периода колебаний математического маятника выразите ускорение свободного падения и вычислите его по вашим данным.
6.Повторите измерения (п.1-5) изменив длину нити маятника.
7.Вычислите относительную и абсолютную погрешности измерения ускорения свободного падения для каждого случая по формулам:
| № опыта | Длина маятника, ℓ±Δℓ, м | Число колебаний, N | Время колебаний, t±Δt, с | Среднее значение времени, tср±Δt, с | Период колебаний, Т±ΔТ, с | Ускорение своб. падения, g, м/с2 | Абсолютная погрешность измерений, Δg, м/с2 | Ускорение свободного падения с учетом погрешности, g±Δg, м/с2 |
8.Запишите значение ускорения свободного падения в таблицу с учетом погрешности
Вывод:____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Лабораторная работа № 3.
Время выполнения – 2 часа
Тема: Изучение закона сохранения импульса и реактивного движения
Цель работы: убедиться в справедливости закона сохранения импульса путем проведения расчетов импульса тел и системы в целом.
Оборудование: наклонная плоскость, полоска бумаги, линейка измерительная, монеты разного достоинства (5 руб. и 2 руб.), весы, гири.
Тренировочные задания и вопросы:
Выполнение работы
| Дано: h l µ=? | Решение  tg φ = h/l |
.
| Дано: S= S1= S2= µ= m1 =6,45 г m2 = 5,1 г Р=? Р1=? Р2=? | Решение:  |
6.Отложить на прямых, проходящих через т. А и В, А и Е, С и D, отрезки, пропорциональные модулям импульсов монет. Постройте векторы р, р1, p2. Проверить, выполняется ли условие:
| |
7. Построить вектор р' = р1 + p2, перенеся начало вектора р2 в т. А . Найти разность векторов
∆pэ = р' - р.
Измерить длину вектора ∆pэ и по известному масштабу построения векторов импульса определить значение модуля вектора ∆pэ. (рис. 4)
Вывод__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Лабораторная работа № 4
Тема: Изучение закона сохранения механической энергии
Время выполнения – 2 час
Цель работы: сравнить две величины—уменьшение потенциальной энергии прикрепленного к пружине тела при его падении и увеличение потенциальной энергии растянутой пружины.
Оборудование: динамометр, набор пружин; линейка измерительная; груз из набора по механике; масса груза равна (0,100 ±0,002) кг.
Тренировочные задания и вопросы:
Выполнение работы
1.Вычислите жёсткость пружины.
_____________________________________________________________________
2. Груз из набора по механике прочно укрепите на крючке ужины.
3. Поднимите рукой груз, разгружая пружину, и установите фиксатор внизу у скобы.
4. Отпустите груз. Падая, груз растянет пружину. Снимите груз и по положению фиксатора измерьте линейкой максимальное удлинение х пружины.
5. Повторите опыт пять раз.
6. Результаты занесите в таблицу:
| № опыта |  |  |  |  |  |
| 0,054 | |||||
| 0,052 | |||||
| 0,048 | |||||
| 0,050 | |||||
| 0,052 |
Вычисления:
6. Сравните отношение 
с единицей и сделайте вывод о погрешности, с которой был проверен закон сохранения энергии.
Вычисление погрешности:
Вывод:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Лабораторная работа №5
Тема: Исследование изотермического процесса.
Время выполнения – 2 час
Цель работы: проверить соотношения между изменениями объема и давления определенного количества газа при его изотермическом сжатии.
Оборудование: прозрачная трубка с кранами на концах, мерный цилиндр, измерительная лента.
Теоретическая часть
В соответствии с законом Бойля-Мариотта это соотношение должно иметь вид: V1P1 = V2P2 (1), где V1 и V2 - объемы, занимаемые газом соответственно до и после сжатия, a P1 и Р2 - его давления.
Объектом изучения в работе является воздух, находящийся внутри прозрачной трубки. В исходном состоянии он имеет следующие параметры. Давление равно атмосферному. Объем равен объему внутренней полости трубки. Температура соответствует температуре воздуха в помещении класса.
Второе состояние получают путем сжатия. Для этого кран на одном конце закрывают. Второй кран остается открытым. Конец трубки с открытым краном погружают в мерный цилиндр, который предварительно заполняют водой комнатной температуры, не долив до верхнего края 15-20 мм. Кран опускают до дна цилиндра. Через открытый кран в трубку заходит вода и сжимает воздух до тех пор, пока его давление не сравняется с внешним давлением. Таким образом, во втором состоянии параметры воздуха окажутся следующими. Объем будет равен объему внутренней полости за вычетом объема воды, вошедшей в трубку. Давление возрастет на величину гидростатического давления столба воды в цилиндре. Температура не изменится.
Объем внутренней полости определяется произведением площади поперечного сечения трубки на ее длину. Поскольку поперечное сечение трубки не меняется, объем воздуха удобно измерять в условных единицах. За условную единицу принимают единицу длины воздушного столба.
Итак, в исходном состоянии давление определяется по показаниям барометра-анероида, а объем измерительной лентой по длине внутренней полости.
Для измерения давления во втором состоянии измеряют разницу уровней воды в мерном цилиндре и в трубке - h. По формуле для расчета гидростатического давления жидкости вычисляют давление столба воды: Рв = ρgh, где ρ - плотность воды. Давление воздуха во втором состоянии будет равно сумме атмосферного и гидростатического давлений. Для определения объема воздуха во втором состоянии измеряют длину столба воды, вошедшей в трубку. Из измеренной ранее длины трубки вычитают длину столба воды.
Завершив измерения, находят произведения давления на объем воздуха в первом и втором состояниях. Сравнивая полученные числа, делают вывод о справедливости закона Бойля-Мариотта.
Выполнения работы
1. Подготовьте таблицу для записи результатов измерений и вычислений:
| l1, м | P1, Па | Δl, м | l2, м | h, м | Pв, Па | Р2, Па | l1P1 | l2P2 |
2. Измерьте длину воздушного столба в трубке - l1 .
3. Закройте один кран и погрузите конец трубки с открытым краном в мерный цилиндр до дна.
4. Измерьте длину столба воды, вошедшей в трубку - Δl.
5. Измерьте разницу уровней воды в мерном цилиндре и в трубке - h.
6. Вычислите длину воздушного столба в трубке после сжатия l2 = l1 - Δl.
7. Вычислите гидростатической давление воды Рв = ρgh. =0,1*10*3,5=3,5
8. Вычислите давление воздуха в трубке после сжатия Р2 = P1 + Рв.
9. Вычислите произведения l1P1 и l2P2 и сделайте вывод о том, насколько точно изменение параметров газа в проделанном опыте соответствует закону Бойля-Мариотта.
10. Укажите причины, повлиявшие на точность полученных результатов.
Вывод:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Контрольные вопросы:
1. Объектом исследования в данной работе является____________________________
2. Какие условия должны выполняться, чтобы изменения параметров газа соответствовали закону Бойля-Мариотта?
3. Какое из приведенных ниже уравнений соответствует изотермическому процессу? Выберите правильное утверждение
V1/V2=T1/T2
p1/p2=T1/T2
p1/p2=V2/V1
4. Запишите значения V,Р,Т при нормальных условиях
Лабораторная работа №6
Тема: Изучение изобарного процесса.
Время выполнения – 2 час
Цель работы: проверка соотношения между изменением объема и температуры определенного количества газа при его изобарном охлаждении.
Оборудование: прозрачная трубка с двумя кранами на концах, лабораторный термометр,
измерительная лента, стакан калориметра, сосуд с теплой водой, сосуд с холодной водой.
Теоретическая часть
В соответствии с законом Гей-Люссака соотношение имеет вид: V1/T1 = V2/T2, где V1 и V2 - объемы, занимаемые данной массой газа соответственно до и после охлаждения, а T1 и T2 - его температуры.
Исследуемым газом в данной работе является воздух, находящийся внутри прозрачной трубки. Для изоляции внутренней полости трубки от внешней среды на концах закреплены специальные краны.
Измерения объема и температуры теплого и холодного воздуха внутри трубки проводят в следующем порядке. 
Трубку плотно, виток к витку, укладывают внутрь стакана калориметра. Кран, который расположится при этом вблизи дна, предварительно закрывают. Верхний кран оставляют открытым. Затем в калориметр наливают нагретую до 55 - 60 0С воду. Воду заливают так, чтобы открытый кран оказался бы погруженным в нее не более чем на 5-10 мм. По мере прогрева объем воздуха в трубке будет возрастать и из открытого крана станут выходить пузырьки. В момент, когда температура воздуха сравняется с температурой теплой воды, выделение пузырьков прекратится. Это состояние воздуха в трубке принимают за исходное. Температуру воздуха в исходном состоянии T1 можно определить, если измерить температуру воды в стакане. Его объем V1 равен объему внутренней полости трубки.
После измерения температуры теплой воды воздух переводят в состояние с другими параметрами. Для этого закрывают кран, теплую воду сливают и заполняют стакан холодной водой, следя за тем, чтобы ее уровень над верхним краном оказался таким же, как в первой части опыта. После этого кран опять открывают. При охлаждении объем воздуха уменьшится, и через открытый кран в трубку поступит некоторое количество воды. Когда температуры воды и воздуха опять станут одинаковыми (через 1-2 минуты), приступают к определению параметров газа в новом состоянии.
Температуру воздуха вновь определяют по температуре воды. Чтобы определить его объем после охлаждения, закрывают верхний кран, трубку извлекают из калориметра и, удерживая вертикально, резко встряхивают несколько раз. При этом капли воды, попавшие внутрь, сольются и образуют неразрывный столбик. Измерив объем этого водяного столба и вычтя его из внутреннего объема трубки, узнают объем воздуха в конечном состоянии.
Измерение объемов в этой работе удобно проводить в условных единицах по длине ВОЗДУШНОГО или водяного столба: внутренняя полость трубки имеет форму цилиндра и ее объем V = Sl, но площадь поперечного сечения S в ходе опыта не меняется, и , чтобы не измерять эту величину, которая после подстановки в равенство (1) все равно сократится, объем выражают в единицах длины (см. рисунки).
Давление воздуха в трубке в первой и второй части опыта равнялось сумме атмосферного давления и давления небольшого столба воды над открытым краном. Поскольку уровень теплой и холодной воды не менялся, то эта сумма в ходе опыта не менялась, а значит и давление воздуха в трубке при его охлаждении оставалось постоянным, то есть процесс протекал изобарически.
В завершении работы сравнивают отношения объема воздуха к его температуре до и после охлаждения.
Выполнение работы
1. Подготовьте таблицу для записи результатов измерений и вычислений:
| l1, см | t1, 0С | T1, 0К | Δl, см | l1, см | t2, 0С | T2, 0К | l1/T1 | l2/T2 |
2. Измерьте длину воздушного столба в трубке - l1 (рисунок).
3. Закройте один кран и уложите трубку виток к витку в стакан калориметра. Кран на верхнем конце оставьте открытым.
4. Заполните стакан теплой водой и поместите в него термометр.
5. Наблюдайте за выделением пузырьков воздуха из открытого крана. Как только оно прекратится, определите и запишите показание термометра - t1, 0С.
6. Закройте кран, слейте теплую воду, заполните стакан холодной водой до прежнего уровня и снова откройте кран.
7. Выждав полторы - две минуты, определите и запишите показание термометра - t2, 0С.
8. Закройте кран, слейте воду, извлеките шланг из стакана, встряхните его и измерьте длину столба воды в нем - Δl (рисунок).
9. Вычислите длину столба охлажденного воздуха: l2 = l1 - Δl.
10. Переведите записанные показания термометра в градусы Кельвина: Т = t + 273°.
11. Вычислите отношения l1/T1 и l2/T2 и сделайте вывод о том, насколько точно изменение параметров газа в проделанном опыте соответствует закону Гей-Люссака.
12. Укажите причины, повлиявшие на точность полученных результатов.
13. Сделайте выводы.
Выводы:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Контрольные вопросы:
1.Изобарный процесс (определение, формула)
2.Частным случаем, какого уравнения является
3.Кто открыл изобарный закон
4.Почему процесс охлаждения воздуха в данной работе можно считать изобарным?
5.Какие условия должны выполняться, чтобы, определяя параметры газа, можно было воспользоваться законом Гей-Люссака
Лабораторная работа №7
Тема: Исследование изохорного процесса.
Время выполнения – 2 час
Цель работы: исследовать зависимости давления газа от температуры при его изохорном охлаждении.
Оборудование: прозрачная трубка с кранами, измерительная лента, штатив с лапкой, внешний стакан калориметра, термометр лабораторный; сосуд с теплой водой.
Теоретическая часть
Из закона Шарля следует, что если объем определенного количества газа не изменяется, то изменение его давления и температуры удовлетворяет условию: P1/T1 = Р2/Т2 (1), где Р1 и Р2 - давление газа в исходном и конечном состояниях, а Т1 и Т2 - температура в этих состояниях.
В начале эксперимента определяют давление и температуру газа в нагретом состоянии. Затем его охлаждают при неизменном объеме и вновь определяют давление и температуру. После этого проверяют, насколько изменение этих параметров соответствует равенству (1).
Исследуемым газом является воздух, находящийся внутри прозрачной трубки. Чтобы его нагреть трубку укладывают плотно виток к витку в стакан калориметра. Перед этим один из кранов закрывают. Укладку начинают с того конца, на котором находится закрытый кран, и проводят так, чтобы конец с открытым краном оказался сверху. Затем в стакан наливают теплой воды. Уровень воды должен быть выше открытого крана не более чем на 5 - 10 мм.
Воздух в шланге при нагревании станет расширяться и из крана начнут выходить пузырьки. Когда температуры воздуха и воды сравняются, расширение прекратится и пузырьки перестанут образовываться. После отделения последнего пузырька кран закрывают.
Состояние воздуха в шланге в этот момент принимают за исходное и приступают к определению его параметров - температуры и давления. Температуру определяют термометром по температуре воды, а давление по показанию классного барометра - анероида. Такой способ измерения давления возможен по следующим соображениям. Пузырьки образуются до тех пор, пока давление воздуха в трубке не станет равным сумме давления атмосферы и столба воды над краном. Но так как уровень воды над краном по условию проведения опыта составляет всего несколько миллиметров, давлением водяного столба можно пренебречь по сравнению с давлением атмосферы. Исходя из этого, можно считать, что в исходном состоянии давление воздуха в трубке равно атмосферному давлению.
Измерив, исходные параметры воздуха, его переводят в другое состояние путем охлаждения до комнатной температуры. Трубку извлекают из калориметра и в виде бухты вешают на лапку штатива. Лапка штатива предварительно закрепляется на стержне на высоте около 35 см от поверхности стола. Под лапку ставят мерный цилиндр, в который налито 15-20 мл воды. Термометр также вынимают из калориметра.
Затем один из кранов соединяют с манометрической трубкой. Делается это в следующей последовательности. Свободный конец трубки погружают до дна в мерный цилиндр. Верхнюю часть трубки слегка зажимают в лапке штатива, но так чтобы внутренний канал не оказался полностью перекрытым. Еще раз проверяют, чтобы нижний конец трубки был бы погружен в воду. Только после этих операций трубку с помощью соединительного патрубка соединяют с краном.
При контакте с более холодным воздухом классного помещения воздух в большой трубке охлаждается, его давление падает, но объем остается постоянным. Если открыть кран, то на концах манометрической трубки возникнет разность давлений и вода из сосуда начнет втягиваться вверх по трубке до тех пор, пока давление столба воды в ней и давление воздуха в большой трубке не уравновесят атмосферного давления, то есть пока не наступит равенство: Рат = Р2 + Рв, где Р2 - давление в трубке, а Рв - давление столба воды в манометрической трубке. Отсюда Р2 = Рат - Рв. По высоте водяного столба определяют его давление и, зная давление атмосферы, вычисляют давление в большой трубке после охлаждения - Р2. Температура в трубке в этот момент равна температуре воздуха в классе и определяется термометром.
Получив значения P1, Р2, T1 иТ2 находят отношения давления воздуха к его температуре в нагретом и охлажденном состоянии и проверяют насколько выполняется равенство (1) в условиях проведенного эксперимента.
Выполнение работы
1. Подготовьте таблицу для записи результатов измерений и вычислений:
| t1, 0C | T1 | Pатм, мм.рт.ст | Pатм, Па | t2, 0C | T2 | h, м | Pводы Па | Р2 мм.рт.ст | Р2, Па | P1/T1 | Р2/Т2 |
2. По показанию термометра определите температуру воздуха в классеt2.
3. Уложите трубку во внешний стакан калориметра.
4. Заполните стакан теплой водой так, чтобы открытый кран оказался бы погруженным не более чем на 5 - 10 мм.
5. По выделению пузырьков определите момент выравнивания температур воды и воздуха в трубке.
6. По температуре воды определите температуру в трубке - t1.
7. С помощью барометра - анероида определите давление воздуха в трубке P1 = Рат.
8. Закройте кран, извлеките трубку из стакана и поместите ее на штатив как сказано выше.
9. Присоедините к крану манометрическую трубку, выполняя последовательность действий, изложенную в предыдущем разделе.
10. Плавно откройте кран и наблюдайте за поднятием уровня воды в манометрической трубке. В момент, когда температуры воздуха в большой трубке и в комнате станут одинаковыми, поднятие уровня воды прекратится. Измерьте после этого разность уровней воды в трубке и в мерном цилиндре - h.
11. Вычислите величину давления водяного столба: Рводы = ρgh, где ρ - плотность воды, g - ускорение свободного падения, h - разность уровней.
12. Вычислите давление воздуха в трубке после охлаждения Р2 = Рат - Рв.
13. Переведите полученные значения температуры в градусы шкалы Кельвина Т = t + 273°.
14. Вычислите отношения P1/T1иР2/Т2.
15 Сделайте вывод о том, насколько полученный результат соответствует формуле (1). Укажите возможные причины расхождения экспериментальных данных с теорией.
Вывод:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Контрольные вопросы
- Определение изохорного процесса
- Кто открыл закон
- Как перевести мм.рт. ст в Паскали
- Почему охлаждение воздуха в проведенном опыте можно считать изохорным?
Лабораторная работа №8
Тема: Определение относительной влажности воздуха с помощью психрометра
Время выполнения – 2 часа
Цель работы: практическим способом научиться определять относительную влажность воздуха в аудитории с помощью психрометра
Оборудование: психрометр Августа, психрометрическая таблица.
Ход работы:
1. Рассмотрите психрометр и определите где сухой и влажный термометры.
2. Определите температуру сухого термометра.
tсух= (0С)
3. Определите температуру влажного термометра.
tвлаж= (0С)
4. Рассчитайте разность показаний сухого и влажного термометров в градусах.
Δt = tсух - tвлаж(0С)
5. Внимательно посмотрите на психрометрическую таблицу. В первом вертикальном столбце найдите показания вашего сухого термометра (смотри пункт 2), в первой горизонтальной строке найдите вашу разность показаний сухого и влажного термометров (смотри пункт 4). То число, которое находится на пересечении столбца и строки и является значением влажности воздуха. Психрометр
Теоретическая часть
В атмосфере Земли всегда содержатся водяные пары. Их содержание в воздухе характеризуется абсолютной и относительной влажностью. Абсолютная влажность определяется плотностью водяного пара ра, находящегося в атмосфере, или его парциальным давлением pп. Парциальным давлением pп называется давлен