- •ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
- •ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ КОЭФФИЦИЕНТА ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ВОДЫ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
- •Краткие теоретические сведения
- •Описание установки
- •ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
- •Принцип действия вискозиметра и его устройство
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Список литературы
- •ИЗМЕРЕНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ КВАЗИЛИНЕЙНЫМ МЕТОДОМ
- •Краткие теоретические сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Конструкция лабораторной дилатометрической установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Список литература
- •ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5
- •ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРИРАЩЕНИЯ ЭНТРОПИИ ПРИ ПЛАВЛЕНИИ ОЛОВА
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Список литература
- •ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы*
- •ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7
- •Экспериментальная установка для исследования эффекта Холла в полупроводниках
- •Контрольные вопросы
- •Список литературы
- •ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ МАГНИТНОЙ ВОСПРИИМЧИВОСТИ МАГНЕТИКОВ
- •Краткие теоретические сведении
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Список лшературы
- •ИЗУЧЕНИЕ ЗАТУХАЮЩИХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КОЛЕБАНИЙ В ЗАМКНУТОМ КОЛЕБАТЕЛЬНОМ КОНТУРЕ
- •Краткие теоретические-сведения
- •Описание установки
- •ИЗУЧЕНИЕ ВЫНУЖДЕННЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КОЛЕБАНИЙ В ЗАМКНУТОМ КОЛЕБАТЕЛЬНОМ КОНТУРЕ
- •Краткие теоретические сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 11
- •ОПРЕДЕЛЕНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ С ПОМОЩЬЮ МИКРОИНТЕРФЕРОМЕТРА ЛИННИКА
- •Принцип действия и описание прибора
- •Описание прибора
- •Выполнение работы
- •Контрольные вопросы
- •Список литературы
- •ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 12
- •ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРОВ ПОГЛОЩЕНИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛ
- •Краткие теоретические сведения
- •Описание установки и метода измерений
- •СОДЕРЖАНИЕ
кривизной поверхности, направленное всегда в сторону вогнутой поверхности.
Величина добавочного давления над произвольной поверхностью вычисляется по формуле Лапласа
Ap=±aU +i"
где R| и R2 - радиусы кривизны поверхностного слоя. Если поверхность сферическая, то R\=R2и
Др = ± ^ ,
где R - радиус кривизны поверхности.
Этим добавочным давлением, т. е. давлением, обусловленным кривизной мениска, вызываются явления поднятия (а в случае несмачивающей жидкости - опускания) жидкости в капиллярах. Жидкость поднимается или опускается в капилляре до тех пор, пока добавочное давление не сравняется с гидростатическим давлением поднявшегося или опустившегося столба жидкости (рис. 2).
Если считать, что жидкость полностью смачивает поверхность трубки, то радиус кривизны мениска R совпадает с внутренним радиусом трубки г.
По равенству добавочного и гидростатического давлений можно написать: |
|
Ар = — = Pgh, |
(2) |
где р - плотность жидкости, h - высота ее поднятия, g - ускорение силы тяжести.
Из равенства (2) определяем коэффициент поверхностного натяжения:
a = r_pgh
( 3)
2
Капиллярные явления приходится учитывать в строительном деле, так как многие строительные материалы (песок, известь, бетон), керамические изделия, пористая глина, неглазированный фарфор пронизаны капиллярными ходами, по которым может проникать влага в помещения. Если твердое пористое гигроскопическое тело, содержащее влагу в капиллярах, начнет высыхать, то лишь часть капилляров окажется заполненной жидкостью. Возникающие вследствие этого капиллярные силы могут быть столь значительны, что это приведет к заметному сжатию твердого тела. Таков, повидимому, механизм усадки бетона при высыхании.
Описание установки
Катетометр - прибор, служащий для измерения вертикальных расстояний, недоступных для непосредственного измерения.
стся по колонке на шарикоподшипниках, установленных под углом 120°. Грубое перемещение каретки по вертикали производится от руки при открепленном винте 11 (см. рис. 3), точнее - с помощью микрометрического винта 12 при закрепленном винте 11.
Зрительная труба имеет фокусирующую линзу, с помощью которой осуществляется наводка на резкость изображения выбранных точек измеряемого объекта. Фокусирующая линза перемещается вращением маховичка 13. Внизу на тубусе зрительной трубы жестко укреплен высокоточный цилиндрический уровень 14. Уровень согласован с визирной осью зрительной трубы так, что при совмещении изображений концов пузырька уровня, как показано на рис. 4, визирная ось принимает строго горизонтальное положение. Установка зрительной трубы в вертикальной плоскости по уровню производится микрометрическим винтом 15 (см. рис. 3).
Наводка на резкость изображений масштабной сетки, штрихов шкапы, измеряемого объекта и пузырька уровня, наблюдаемых в одном поле зрения, производится окуляром 16.
Сменные насадочные линзы, позволяющие вести наблюдение объекта, расположенного на расстоянии 280-1810 мм до защитного стекла зрительной трубы, помещены в револьверном диске. Перемещение диска производится
от руки при |
оттянутом |
фиксаторе 17 (см. рис. 3). На револьверном диске |
|||||
указаны расстояния, на которые рассчитаны линзы. |
|||||||
|
|
|
Порядок выполнения работы |
||||
|
|
|
Задание 1. Определение диаметра кашпляра1 |
||||
1. |
Навести катетометр на сечение капилляра. При этом в поле зрения |
||||||
окуляра должно быть видно внутреннее сечение капиллярной трубки. |
|||||||
Установить |
зрительную трубу |
в |
вертикальное положение винтами 7 |
||||
(см. рис. 3). Произвести фокусировку изображения маховичком 13. Включить |
|||||||
освещение шкалы катетометра. Сфокусировать изображение шкалы |
|||||||
окуляром |
16. |
Внимательно |
рассмотреть |
|
|||
отсчетное устройство (рис. 5). Слева видны |
|
||||||
цифры с горизонтальными штрихами - это |
|
||||||
миллиметровая шкала в увеличенном виде. |
|
||||||
Цена деления |
шкалы |
1 мм. Шкала |
может |
|
|||
перемещаться |
относительно |
нониуса |
|
||||
(движения шкалы можно заметить, если |
|
||||||
сдвинуть |
|
каретку |
вдоль |
колонки). |
|
||
Масштабная сетка разделена на десять |
|
||||||
наклонных черных полос. Высота каждой |
|
||||||
полоски |
0,1 мм. Пересечение |
сетки со |
|
||||
штрихами миллиметровой шкалы и дает |
Рис. 5. Отсчетное устройство |
||||||
определенный |
отсчет. |
На рис. 5 |
штрих |
миллиметровой шкалы с индексом 162 пересекает третью наклонную полосу сетки. Можно записать предварительный отсчет 162,2 мм. Сколько отсекается сотых долей мм (десятых долей полоски) от третьей полосы, показывает пересечение штриха с одной из вертикальных нитей нониуса. В нашем примере это вторая нить. Таким образом, окончательный отсчет равен 162,21 мм. Это значит, что высота исследуемой точки рассматриваемого предмета относительно начала миллиметровой шкалы равна 162,21 мм.
2.Снять отсчет а| для верхней точки внутреннего сечения капилляра.
3.Переместить каретку и снять отсчет а2 для нижней точки сечения капилляра.
4.Повторить измерения 5-7 раз и записать в табл. 1.
Таблица 1
№ Д|, мм а2, мм D( = а\ - а2 D, - <£» (Z), - <D>)2 1 2 3
I < >
5. Рассчитать погрешность измерения D методом Стьюдента:
ДГ) = / |
y ( D r < D > f |
|
-----------------я(я-1) |
||
“' 1 |
и записать ответ в виде D = <D> ± AD при а =
Задание 2. Определение коэффициента поверхностного натяжения при комнатной температуре
1.Навести катетометр на мениск в капиллярной трубке.
2.Снять отсчет а| для мениска в капилляре. Поскольку в окуляре видно перевернутое изображение вогнутого мениска, то при измерениях визирная линия должна касаться "вершины" мениска.
3.Переместив каретку, настроить окуляр на поверхность жидкости в сосуде, сфокусировать изображение. Визирную линию совместить с верхней границей уровня по той же причине. Произвести отсчет а2 для уровня жидкости в сосуде.
4.Повторить опыт 5-7 раз и занести в табл. 2.
5.Рассчитать коэффициент поверхностного натяжения по формуле
ре< h >< D >
<а >= — -------------- ,
4 где р - плотность воды при комнатной температуре (табл. 3).
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
|
|
№ |
ЯI, мм |
аз, мм |
hi = ci\ - |
а2 |
|
И, - <//> |
(hj - <Л>/ |
|
|||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
< > |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3 |
|
|
/. °с |
р-10**\ кг/м1234 |
и °с |
|
р-10'\ кг/м3 |
Л °с |
р* 10'3, кг/м3 |
|
||||
|
15 |
0,99913 |
25 |
|
0,99707 |
|
|
55 |
0,98573 |
|
||
: |
16 |
0,99897 |
26 |
|
0,99681 |
|
|
60 |
0,98324 |
|
||
1 |
17 |
0,99880 |
27 |
|
0,99654 |
|
|
65 |
0,98059 |
|
||
|
18 |
0,99862 |
28 |
|
0,99626 |
|
|
70 |
0,97781 |
|
||
|
19 |
0,99843 |
29 |
• |
0,99597 |
|
|
75 |
0,97489 |
|
||
! |
20 |
0,99823 |
30 |
|
0,99567 |
|
|
80 |
0,97183 |
|
||
; |
21 |
0,99802 |
35 |
|
0,99406 |
|
|
85 |
0,96865 |
|
||
; |
2 2 |
0,99780 |
40 |
|
0,99224 |
|
|
90 |
0,96534 |
|
||
|
23 |
0,99756 |
45 |
|
0,99025 |
|
|
100 |
0,95838 |
i |
||
: |
24 |
0,99732 |
50 |
|
0,98807 |
|
|
|
|
|
||
|
6. Рассчитать погрешность измерения ст методом Стьюдента. |
|
||||||||||
|
|
|
■г* |
-=1V v"^Т+И< 0 > j |
г |
Т,{— Т+(~ 1 |
|
|||||
|
|
Да = е„ < а >, |
е |
|
|
|
^ < g > J |
i < p > j |
|
|||
|
|
|
|
|
|
V< A > J |
|
Записать ответ в виде а = <а> ± Да при а = ... .
Задание 3. Исследование зависимости коэффициента поверхностного натяжения от температуры
1. Включить плитку и, доведя температуру воды в сосуде до 80°С, плитку отключить.
2. Начиная с 80 °Q через 20° снять отсчеты а\ и ai и занести в табл. 4.
3. Рассчитать значения коэффициента поверхностного натяжения воды а по формуле (4) с учетом зависимости р(/°) (см. табл. 3), построить график
о(/°).
4. Сравнить полученные результаты с приведенными в табл. 5.
/, °с № аи мм 0 2, мм <ai>
801
2
3
601
2
3
401
2
3
и °с |
ст-10\Н/м |
0 |
75,49 |
5 |
74,75 |
10 |
74,01 |
15 |
73,26 |
20 |
72,53 |
25 |
71,78 |
30 |
71,03 |
35 |
70,29 |
40 |
69,54 |
<а2>
оО 45 50 55 60 65 70 75 80
Таблица 4
h=<a\> - <а2> а
Таблица 5
ст-103, Н/м 68,6 67,8 66,9 66,0 65,1 64,2 63,3 62,3
Контрольные вопросы
1.Строение жидкостей.
2.Поверхностное натяжение.
3.Зависимость коэффициента поверхностного натяжения от температуры. Критическая температура.
4.Явления на границе жидкости и твердого тела.
5.Давление под изогнутой поверхностью жидкости.
6.Капиллярные явления.
7.Метод определения коэффициента поверхностного натяжения по высоте поднятия жидкости в капиллярных трубках.
При подготовке к выполнению работы использовать учебник И.В. Савельева Курс общей физики: Учеб.: В 3-х т. М.: Наука. Т 1: Механика. Молекулярная физика, 1989.
352 с.