Хід виконання роботи.

1. Налити в кювету дистильовану воду і включити блок живлення.

2. Після прогріву лампи плавно установити генератор на таку частоту , щоб на поверхні рідини з’явилося максимальне збудження рідини, що відповідає резонансу пьезокерамічної пластинки і стовпа рідини.

3. Установити стрижень індикатора на поверхні рідини і визначити початкове показання індикатора h₁=0 при найбільшому (найменшому) значенні амплітуди електричного сигналу на екрані осцилографа. При цьому висота стовпа рідини буде дорівнювати якійсь величині Н₀.

4. Опускаючи стрижень індикатора, визначити показання індикатора h_i у 7 послідовних резонансних точках, починаючи з початкової висоти. Резонанс стовпа рідини контролювати за допомогою осцилографа по максимальному ( мінімальному) значенні амплітуди синусоїдального електричного сигналу на екрані.

5. Вимір значень h_і у кожній резонансній точці повторити кілька разів, знайти середнє арифметичне значення й результат занести у Таблицю 1.

Висота стовпа рідини при цьому визначиться так

Н_і=Н₀+h_i.

6. За температурою у лабораторії з Таблиці 2 визначити густину води і занести до Таблиці 1. До Таблиці 1 занести також частоту ультразвуку і температуру.

Обробка результатів вимірів

Утворимо за допомогою (2) вираз Густина води

і за його допомогою утворимо лінійне рівняння

де

.

За програмою в додатку Excel методом найменших квадратів знайти величину швидкості ультразвуку і записати його значення у вигляді

.

3. За формулою (4) обчислити стискальність води . Границю довірчого інтервалу для  визначити за формулою

.

Результати записати у вигляді

Контрольні питання.

1. Розкажіть про властивості стоячої хвилі та граничні умови для замкненого стовпа рідини.

2. Розкажіть про властивості ультразвуку.

3. Якими методами можна утворювати ультразвук.

4. Поясніть явище стискальності рідини при проходженні в ній ультразвуку.

5. Виведіть робочі формули для визначення швидкості ультразвуку та адіабатичного коефіцієнта стискальності рідини.

Термодинаміка

Лабораторна робота № 12

Визначення деяких молекулярно-кінетичних характеристик повітря

Мета роботи.

За допомогою термометра визначити температуру повітря в кімнаті  Т.

За допомогою барометра визначити атмосферний тиск  Р.

З експерименту визначити вязкість повітря  .

Обчислити для повітря

• середню швидкість молекул  V,

• густину повітря  

• коефіцієнт дифузії  D,

• коефіцієнт теплопровідності  ,

• довжину вільного пробігу  ,

• ефективний переріз   і ефективний діаметр молекул повітря  d,

• кількість співударянь молекули повітря за 1с  Z.

Прилади та обладнання

термометр, барометр, рідинний манометр, капіляр, мірний стакан, балон з водою.

Коротка теорія.

За модель ідеального газу може слугувати повітря при невеликій вологості, наприклад, повітря в лабораторії. Саме на його прикладі розглянемо кінетичні характеристики газу, що детально описані у Додатку (§§ 22,23). Наведемо основні формули ідеального газу, які будемо застосувати для визначення газокінетичних характеристик повітря при заданих значеннях температури T, тиску P, молярної маси .

1. Середня швидкість

. (1)

2. Густина повітря

. (2)

В Додатку (§ 31) детально показано як можна розрахувати об'ємну витрату V газу з в'язкістю , що протікає через капіляр радіуса r, довжини L при перепаді тисків P на його кінцях за час dt

. (3)

Це є відома формула Пуазейля, за якою можна експериментально визначити величину коефіцієнта в'язкості газу 

= , (4)

Величину перепаду тиску на кінцях капіляра запишемо у виді

P=_вgΔh, (5)

де _в  густина манометричної рідини, Δh  різниця рівнів рідини у манометрі.