- •Молекулярна фізика. Лабораторний практикум
- •Перелік лабораторних робіт
- •Список рекомендованої літератури
- •Частина і. Молекулярна фізика. Розділ 1. Будова речовини
- •1.1. Модель речовини. Маси атомів і молекул
- •1.2. Сили міжмолекулярної взаємодії. Агрегатні стани речовини
- •1.3. Енергія міжмолекулярної взаємодії. Потенціал Ленарда–Джонса
- •1.4. Структура речовини
- •1.4.1. Газоподібний стан
- •1.4.2. Рідини
- •1.4.3. Тверді тіла
- •Розділ 2. Основи молекулярно-кінетичної теорії газів
- •2.1. Ідеальний газ. Ізопроцеси. Рівняння стану ідеального газу
- •2.2. Тиск і температура ідеального газу. Основне рівняння молекулярно-кінетичної теорії
- •2.3. Поняття про статистичний розподіл. Функції розподілу
- •2.3.1. Закони розподілу молекул ідеального газу за швидкостями й енергіями теплового руху (розподіл Максвелла)
- •2.3.2. Барометрична формула. Розподіл Больцмана
- •2.3.3. Розподіл Максвелла–Больцмана
- •2.3.4. Квантові аспекти розподілів. Розподіли Бозе–Айнштайна і Фермі–Дірака
- •2.4. Середня кількість зіткнень молекул. Середня довжина вільного пробігу
- •Розділ 3. Основи термодинаміки
- •3.1. Головні поняття й означення
- •3.2. Внутрішня енергія ідеального газу Молекули ідеального газу не взаємодіють на відстані, тому
- •Вище доведено, що середня кінетична енергія теплового руху молекули ідеального газу
- •3.3. Теплоємність ідеального газу
- •Для ізобарного процесу
- •3.4. Теплоємність рідин
- •3.5. Теплоємність твердих тіл
- •3.5.1. Класична теорія теплоємності твердих тіл
- •3.5.2. Квантові теорії теплоємності твердих тіл.
- •3.6. Адіабатний процес
- •3.7. Політропні процеси
- •3.8. Робота в термодинамічних процесах
- •3.9. Стисливість газів
- •3.10. Ентропія
- •3.11. Циклічні процеси. Теплові машини
- •Розділ 4. Реальні гази
- •4.1. Рівняння стану реального газу. Рівняння Ван-дер-Ваальса
- •4.2. Внутрішня енергія і теплоємність реального газу
- •Розділ 5. Поверхневий натяг. Капілярні явища
- •На підставі (5.3) рівняння (5.4) запишемо у вигляді
- •Розділ 6. Фазові переходи
- •6.1. Агрегатні стани і фази речовини
- •6.2. Фазові переходи першого і другого роду
- •Розділ 7. Явища перенесення
- •7.1. Самодифузія і взаємна дифузія
- •7.2. Теплопровідність
- •7.4. Розріджені гази. Вакуум
- •Частина іі. Молекулярна фізика. Лабораторний практикум. Лабораторна робота № 201. Визначення коефіцієнта в’язкості рідини методом стокса
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 202. Дослідження залежності коефіцієнта в’язкості рідини від температури
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 203. Визначення коефіцієнта в’язкості рідини за допомогою капілярного віскозиметра оствальда
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота №205. Визначення коефіцієнта поверхневого натягу рідини методом відривання кільця
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 206. Дослідження залежності коефіцієнта поверхневого натягу рідини від температури методом максимального тиску в бульбашці
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота №208. Дослідження теплового розширення металів
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота №209. Визначення питомої теплоємності металів методом охолодження
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 210. Визначення сталої больцмана та універсальної газової сталої
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота №211. Визначення середньої довжини вільного пробігу та ефективного діаметра молекул повітря
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 212 визначення співвідношення теплоємностей повітря сp/сv методом клемана–дезорма
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 213. Визначення співвідношення теплоємностей повітря ср / сv методом стоячої хвилі
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 214. Вимірювання вологості повітря психрометром
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 215. Дослідження критичного стану речовини
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота №216. Дослідження процесу плавлення кристалічних речовин
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Додатки Головні фізичні сталі
- •Густина твердих тіл . За температури 20ºС
- •Густина рідин за температури 20ºС
- •Густина газів
- •Додаток 4 Теплофізичні коефіцієнти твердих тіл
- •Додаток 5 Пружні властивості твердих тіл
- •Додаток 6 Коефіцієнти лінійного теплового розширення твердих тіл в інтервалі 0–100 ºС
- •Додаток 7 Швидкість поширення звуку в різних середовищах
- •Додаток 8 Деякі фізичні характеристики рідин
- •Додаток 11 Коефіцієнт об’ємного теплового розширення деяких рідин
Контрольні запитання
Поясніть відмінність процесів плавлення для кристалічних і аморфних тіл.
Що називають питомою теплотою плавлення (кристалізації) твердих тіл і від яких чинників вона залежить?
Запишіть і поясніть рівняння Клапейрона–Клаузіуса.
Сформулюйте другий принцип термодинаміки.
Що таке ентропія? Як вона змінюється під час плавлення кристалічної речовини?
На якому явищі ґрунтується вимірювання температури за допомогою термопари?
Додатки Головні фізичні сталі
Гравітаційна стала = 6,67210-11 м3/кгс2
Універсальна газова стала R=8,314510 Джмоль-1К-1
Стала Больцмана k=1,380662.10-23 Дж.K-1
Стала Авогадро NA=6,022045.1023 моль-1
Число Лошмідта NL=2,686754.1025 м-3
Маса спокою електрона me=9,109534.10-31 кг
Маса спокою протона mp=1,6726231.10-27 кг
Маса спокою нейтрона mn=1,6749286.10-27 кг
Елементарний електричний заряд е=1,60217733.10-19 Кл
Атомна одиниця маси а.о.м.=1,6605655.10-27 кг
Швидкість поширення світла у вакуумі c=2,99792458.108 м/c
Електрична стала 0=8,85418782.10-12 Ф/м
Магнітна стала 0=4..10-7 Гн.м
Стала Планка h=6,626176.10-34 Дж.c
Число Фарадея F=9,648456.104 Кл/моль
Стала Стефана–Больцмана =5,67051.10-8 Вт.м-2.K-4
Додаток 1
Густина твердих тіл . За температури 20ºС
-
Речовина
·10-3, кг/м3
Речовина
·10-3, кг/м3
Алюміній
Вольфрам
Граніт
Залізо
Золото
Латунь
Лід
2,71
19,1
2,8
7,8
19,3
8,6
0,9
Мідь
Скло
Платина
Свинець
Срібло
Титан
Цинк
8,9
2,5
21,5
11,3
10,5
4,5
7,1
Додаток 2
Густина рідин за температури 20ºС
-
Рідина
· 10-3, кг/м3
Рідина
· 10-3, кг/м3
Ацетон
Бензин
Бензол
Гліцерин
Соляра
0,8
0,7
0,88
1,26
1,0
Гас
Ртуть
Спирт етиловий
Ефір
Морська вода
0,8
13,6
0,79
0,72
1,02
Додаток 3
Густина газів
за нормальних умов (Т=273 К, Р=1,01.105 Па)
-
Газ
, кг/м3
Газ
, кг/м3
Азот
Аміак
Водень
Вуглекислий газ
Гелій
Хлор
1,25
0,77
0,089
1,977
1,178
3,220
Кисень
Метан
Неон
Повітря
Пропан
1,429
0,717
0,900
1,293
2,200
Додаток 4 Теплофізичні коефіцієнти твердих тіл
Матеріал |
с, Дж/(кг.K) |
, Вт/(м.K) |
tпл, ºС |
r, 105Дж/кг |
Алюміній |
896 |
200,6 |
660 |
3,97 |
Залізо |
465 |
58,5 |
1539 |
2,77 |
Золото |
130 |
- |
1063 |
0,66 |
Лід |
2090 |
2,5 |
0 |
3,35 |
Мідь |
385 |
384 |
1083 |
1,8 |
Парафін |
3200 |
0,21 |
38 – 56 |
1,5 |
Свинець |
130 |
34,7 |
327 |
0,25 |
Срібло |
234 |
422,2 |
960,8 |
1,04 |
Олово |
218 |
65 |
232 |
0,60 |
Платина |
134 |
70 |
1769 |
2,05 |
Примітка: с – питома теплоємність за температури 20 ºС, – коефі-цієнт теплопровідності; tпл – температура плавлення; r – питома теплота плавлення.