Файл: molfizБІО2011кін_вар.pdf

Унаслідок адіабатичного розширення газу температура його знизиться, а потім в результаті теплообміну температура газу через невеликий проміжок часу стане рівною кімнатній. При цьому тиск газу підвищиться до величин p3 pa p2 pa gh2 . Початковий і

кінцевий стан газу розглядається при однаковій температурі. Тому, на основі закону Бойля-Маріотта,

Розв'язуючи рівняння (3.5.26) і (3.5.28) відносно , знаходимо:

lg p1 lg p3

Розкладемо Igp1 і Igp3 в ряд Тейлора і підставимоці значення уформулу(3.5.28) . Остаточноодержимо:

Порядок виконання роботи

1. У балон накачати насосом невелику кількість повітря. При закачуванні повітря, що стискується під поршнем насоса, нагрівається, тому перед початком вимірювання необхідно почекати 2–3 хвилини, поки завдяки теплообміну температура в балоні дорівнюватиме кімнатній. Після цього виміряти манометром

надлишковий тиск повітря h1 в міліметрах рідинного стовпчика.

2. Відкрити кран К і в момент, коли рівні рідини в обох колінах манометра зрівняються, швидко закрити кран. Зачекавши 2– 3 хвилини, поки газ, охолоджений при адіабатичному розширенні, нагріється до кімнатної температури, виміряти надлишковий тиск

h2 . Слід пам'ятати, що h1 і h2 розраховуються як різниця висот рідин в обох колінах U - подібного манометра.

3. Величини h1 і h2 відповідно п. п. І і 2 виміряти декілька разів і дані записати в таблицю 3.5.1.

41

Обробка результатів експерименту та їх аналіз

1. За формулою (3.5.29) обчислити значення відношення теплоємностей для кожної пари величин h1 і h2 , оцінити

2.Знайти середнє значення показника адіабати повітря, абсолютну та відносну похибки і записати кінцевий результат:

с с .

Контрольні запитання

1.Перший закон термодинаміки та його застосування до ізопроцесів.

2.Робота, що виконується газом в ізопроцесах.

3.Ступені вільності молекул.

4.Розподіл енергії за ступенями вільності.

5.Внутрішня енергія ідеального газу.

6.Теплоємності газів

7.Адіабатичний процес. Рівняння Пуассона в PV, PT та VT– координатах.

42

Лабораторна робота 2-8

Визначення залежності коефіцієнта поверхневого натягу від концентрації розчину за допомогою торсійних терез

Прилади та матеріали: торсійні терези , пластинка, посудина з водою, поверхнево-активна речовина (рідке мило, шампунь, рідкий миючий засіб для посуди), шприц.

Теоретичні відомості

Коефіцієнт поверхневого натягу рідинних розчинів відрізняється від коефіцієнта поверхневого натягу розчинника 1 . Це зв'язано з тим, що в поверхневому шарі знаходяться як молекули розчинника, так і молекули розчиненої речовини. У загальному випадку робота, яка затрачається на виведення молекул з поверхневого шару розчиненої речовини і розчинника, неоднакова. Тому поверхневий натяг розчинів залежить від концентрації. Значення коефіцієнта поверхневого натягу розчинів займає проміжне положення між коефіцієнтами поверхневого натягу розчиненої речовини і розчинника. Якщо коефіцієнт поверхневого натягу розчинника 1 менше, ніж речовини 2 , що розчиняється, то

Добавка у воду незначної кількості деяких органічних речовин

(мила, спирту, жирних кислот і т.д.) призводить до значного зменшення поверхневого натягу розчину порівнянні з водою. Такі речовини називають поверхнево-активними. Зменшення коефіцієнта поверхневого натягу в розчинах поверхнево активних речовин супроводжується збільшенням їх концентрації в поверхневому шарі розчину. Це пояснюється тим, що перенесення молекул цих речовин до поверхні потребує меншої затрати енергії, ніж перенесення молекул води.

В результаті концентрація поверхнево-активної речовини в поверхневому шарі буде більша ніж в об’ємі рідини.

Збільшення концентрації розчиненої речовини у поверхневому шарі розчину називається адсорбцією. В загальному випадку залежність коефіцієнта поверхневого натягу від концентрації С для

43

водяних розчинів жирних кислот описується емпіричною формулою Шишковського:

розділу рідина-тіло, називається крайовим кутом. Для того щоб пластинку відірвати від поверхні рідини, потрібно прикласти силу.

Якщо змочування повне, то 0і формула (4) для визначення коефіцієнта поверхневого натягу приймає більш простий вигляд:

44

пластинка повинна бути мати малі розміри. Їх інколи досить точно визначити важко.

Однак можна поступити таким чином. Запишемо рівняння (5) для досліджуваної рідини (розчину) і рідини з відомим поверхневим натягом (наприклад, для води);

де Px вага пластинки з краплиною розчину, PB вага пластинки з краплиною води, x коефіцієнт поверхневого натягу розчину,

45

терез (рис. 2) є плоска спіральна пружина, яка за допомогою важеля 8 закручується під дією предмета, що зважується. При цьому покажчик 4 зміститься від положення рівноваги. Терези можна знову зрівноважити важелем 6, повернувши пружину в початкове положення. При цьому стрілка 5 терез, жорстко скріплена з важелем 6, зміщається і показує вага вантажу. Точність терез складає 0,5 мГ.

Порядок виконання лабораторної роботи

1.Установити терези за рівнем 1 за допомогою гвинтів.

2.За допомогою арретира 3 звільніти коромисло терез 8.

3.Установити стрілку 5 на 0 і обертанням коректора 10 (коректор знаходиться на тильній стороні ваги) суміщають покажчик 4 з вертикальною з нульовим положенням на шкалі.

4.Підвісити на гачок 9 терез пластинку. Врівноважити терези.

5.Налити у посудину100 мг чистої (дистильованої) води . Поставити склянку на столик і обережно підняти столик до тих пір, поки вода не торкнеться поверхні пластинки. Зафіксувати положення столика.

6.Повільно перемістити важіль 6 до моменту відриву пластинки від

поверхні рідини. Записати значення сили відриву Fв у таблицю 2.7.1

7. Опустити столик із посудиною з водою вниз і визначити вагу мокрої пластинки Pв . Потім висушують пластинку фільтрувальним

папером.

8. Вимірювання повторити п'ять разів і знайти середнє значення сили в момент відриву та вагу мокрої пластинки.

9.Набирати у шприц 1-2 мл поверхнево-активної рідини.

10. Добавити у склянку з водою 0,1мл поверхнево-активної рідини.

Визначити силу відриву пластинки Fx та вагу пластинки Px

46