I Pracownia Fizyczna

Ćwiczenie nr FM 1

Temat: Wyznaczanie współczynnika lepkości metodą Stokesa

Nazwisko ……………………….. Data …………. Kierunek……………….

Imię ……………………………... Dzień tygodnia…............

Godzina ………………..

Ćwiczenie nr FM 1

Temat: Wyznaczanie współczynnika lepkości metodą Stokesa

1. Cel ćwiczenia:

• poznanie podstawowych pojęć i zasad związanych z lepkością ośrodków ciągłych

• wyznaczenie współczynnika lepkości cieczy

2. Zagadnienia do opracowania:

• Prawo Bernoulliego

• Prawo Archimedesa

• lepkość, współczynnik lepkości

3. Przyrządy pomiarowe, opis i schematy aparatury

• dwie rury szklane wypełnione badanymi cieczami

• kulki ołowiane

• przymiar, suwmiarka, śruba mikrometryczna

• stoper

4. Przyjęte oznaczenia

- współczynnik lepkości cieczy

- masa kulki

- średnica kulki

- średnica rury

- objętość kulki

- przyspieszenie ziemskie

- czas spadania kulki ruchem jednostajnym

- droga spadania kulki

- gęstość cieczy

6. Przebieg pomiarów

1. Pomiary dokonać dla cieczy A

2. Wyznaczyć wewnętrzną średnicę rury
   za pomocą suwmiarki.

3. Przygotować 10 kulek wykonanych z tego samego materiału o tych samych średnicach.

4. Za pomocą śruby mikrometrycznej wyznaczyć średnicę kulek
   i obliczyć średnią średnicę kulki
   .

5. Za pomocą wagi laboratoryjnej wyznaczyć masę kulek
   i obliczyć średnią masę jednej kulki
   .

6. Wyznaczyć odległość L, pomiędzy I (górnym) i II (dolnym) punktem oznaczonym na rurze szklanej, za pomocą miarki milimetrowej.

7. Wrzucać, używając lejka, kulki - mierząc ich czas spadania pomiędzy punktem I i II.

8. Wyniki pomiarów i obliczeń umieścić w tabeli pomiarowej.

9. Powtórzyć podane powyżej pomiary dla cieczy B.

7. Tabele pomiarowe i obliczenia

Tabela 1. Średnice kulek i odległość L pomiędzy punktami I i II

Pomiar	Ciecz A		Ciecz B
s [m]	1.	6.	1.	6.
		2.	7.	2.	7.
		3.	8.	3.	8.
		4.	9.	4.	9.
		5.	10.	5.	10.
[m]
L [m]
[m]

Tabela 2. Czasy przelotu t kulek pomiędzy punktami I i II

Lp. pomiaru	Ciecz A t [s]	Ciecz B t [s]
1.
2.
…
9.
10.
Wartość średnia :

Obliczyć:

• wyznaczyć za pomocą piknometru gęstość badanych cieczy.

• obliczyć współczynnik lepkości
  na podstawie wzoru:

8. Rachunek błędu

• obliczyć błąd maksymalny pomiaru średnicy kulek s oraz czas przelotu kulek t

• metodą różniczki zupełnej obliczyć błąd względny i bezwzględny współczynnika lepkości
  . Jako błąd pomiaru wartości L (
  ) przyjąć błąd systematyczny (dokładność przyrządu).

9. Wnioski i spostrzeżenia

• zapis wyników z błędem wraz z jednostkami w układzie SI

• Porównanie otrzymanych wielkości fizycznych z tablicowymi

• dyskusja popełnionych błędów systematycznych i przypadkowych

• propozycje poprawy dokładności pomiarów.

10. Literatura

H. Szydłowski, “Pracownia fizyczna wspomagana komputerem”, PWN, Warszawa 2003, wyd.X zmienione.

W. Wegner „Ćwiczenia laboratoryjne fizyka” Akademia Bydgoska 2001

T. Dryński, “Ćwiczenia labolatoryjne z fizyki”, PWN, Warszawa 1976, wyd.5.

A.Bielski, R.Ciuryło, “Podstawy metod opracowania pomiarów”, Wydawnictwo UMK, wyd.II, Toruń 2001

I Pracownia Fizyczna

Ćwiczenie nr FM 2

Temat: Wyznaczanie współczynnika lepkości wody metodą przepływu na podstawie prawa Poiseuille'a (czyt. Puazeja)

Nazwisko ……………………….. Data …………. Kierunek……………….

Imię ……………………………... Dzień tygodnia…............

Godzina ………………..

Ćwiczenie nr FM 2

Temat: Wyznaczanie współczynnika lepkości wody metodą przepływu na podstawie prawa Poiseuille'a (czyt. Puazeja)

1. Cel ćwiczenia:

• poznanie podstawowych pojęć i zasad związanych z lepkością ośrodków ciągłych

• wyznaczenie współczynnika lepkości cieczy na podstawie prawa Poiseuille'a

2. Zagadnienia do opracowania:

• paradoks hydrodynamiczny

• zwężka Venturiego

• Prawo Bernoulliego

• Prawo Archimedesa

• lepkość, współczynnik lepkości

3. Przyrządy pomiarowe, opis i schematy aparatury

• rura szklana wypełniona badaną cieczą, kapilara

• waga analityczna

• przymiar

• stoper

4. Przyjęte oznaczenia

- masa naczynia z wodą

- masa naczynia

- masa wody

- długość rurki kapilarnej

- promień wew.rurki kapilarnej- 2,75mm

- czas przepływu cieczy

- gęstość badanej cieczy

- przyspieszenie ziemskie

- początkowa wysokość słupa wody

5. Przebieg pomiarów

1. Zmierzyć długość kapilary i jej promień.

2. Wyznaczyć masę pustego naczynia
   , do którego spływać będzie badana ciecz.

3. Napełnić rurę szklaną wodą przy zamkniętym kranie K.

4. Podstawić puste naczynie szklane pod końcowy fragment kapilary.

5. Odczytać wysokość
   słupa wody w rurze szklanej.

6. Otworzyć kran K. W momencie pojawienia się pierwszej kropli u wylotu rurki włoskowatej włączamy stoper.

7. Czas
   otwarcia kranu podaje prowadzący.

8. Wyznaczyć masę wody i naczynia z wodą
   .

9. Czynności opisane w punktach 3-8 powtórzyć dla dwóch innych przedziałów czasu
   .

6. Tabele pomiarowe i obliczenia

Obliczyć:

• obliczyć współczynnik lepkości
  według wzoru:

,

dla każdego czasu
z osobna

7. Rachunek błędu

• metodą różniczki zupełnej obliczyć błąd względny i bezwzględny współczynnika lepkości
  . Jako błąd pomiaru wartości h (
  ) oraz l (
  ) przyjąć błąd systematyczny (dokładność przyrządu).

8. Wnioski i spostrzeżenia

• zapis wyników z błędem wraz z jednostkami w układzie SI

• porównanie otrzymanych wielkości fizycznych z tablicowymi

• dyskusja popełnionych błędów systematycznych i przypadkowych

• propozycje poprawy dokładności pomiarów

9. Literatura

H. Szydłowski, “Pracownia fizyczna wspomagana komputerem”, PWN, Warszawa 2003, wyd.X zmienione.

W. Wegner „Ćwiczenia laboratoryjne fizyka” Akademia Bydgoska 2001

T. Dryński, “Ćwiczenia labolatoryjne z fizyki”, PWN, Warszawa 1976, wyd.5.

A.Bielski, R.Ciuryło, “Podstawy metod opracowania pomiarów”, Wydawnictwo UMK, wyd.II, Toruń 2001

I Pracownia Fizyczna

Ćwiczenie nr FM 3

Temat: Wyznaczanie współczynnika lepkości powietrza

Nazwisko ……………………….. Data …………. Kierunek……………….

Imię ……………………………... Dzień tygodnia…............

Godzina ………………..

Ćwiczenie nr FM 3

Temat: Wyznaczanie współczynnika lepkości powietrza

1. Cel ćwiczenia:

• poznanie podstawowych pojęć i zasad związanych z lepkością ośrodków ciągłych

• wyznaczenie współczynnika lepkości powietrza

2. Zagadnienia do opracowania:

• ciśnienie hydrostatyczne i aerostatyczne

• prędkość płynu a średnica przepływu

• Prawo Bernoulliego

• lepkość, współczynnik lepkości

• omówić wzór Poiseuille'a oraz wzór na współczynnik lepkości powietrza

3. Przyrządy pomiarowe, opis i schematy aparatury

• balon szklany (2), manometr cieczowy (6), pompka (1), kapilara (4), zawór na kapilarze (5), zawór doprowadzający powietrze (3)

• przymiar

• stoper

• barometr

4. Przyjęte oznaczenia

- współczynnik lepkości powietrza

- wysokość słupa cieczy w lewym ramieniu manometru

wysokość słupa cieczy w prawym ramieniu manometru

- różnica poziomu cieczy w manometrze

- różnica poziomu cieczy w manometrze

- objętość butli - przyjąć: 5 litrów

- promień wewnętrzny kapilary 0,26 mm

- długość kapilary przyjąć: 435 mm

- ciśnienie atmosferyczne odczytane z barometru w momencie pomiaru

- gęstość cieczy w manometrze

5. Przebieg pomiarów

1. Sprawdzić poziom cieczy w manometrze cieczowym.

2. Odczytać na barometrze ciśnienie atmosferyczne panujące w pracowni.

3. Zamknąć kran (5) (kapilara), otworzyć kran (3) (pompka) i przy użyciu pompki zwiększyć ciśnienie gazu w butli, aż do osiągnięcia przez ciecz, w prawym ramieniu manometru, położenia
   , wówczas zamknąć kran (3).

4. Odczytać różnicę poziomów cieczy w manometrze
   

5. Obliczyć ciśnienie w balonie na podstawie wzoru:
   

6. Otworzyć kran (5), poczekać aż menisk cieczy w prawym ramieniu opadnie do poziomu
   i zamknąć kran (5).

7. Odczytać różnicę poziomów cieczy w manometrze
   

8. Obliczyć ciśnienie w balonie na podstawie wzoru:
   

9. Przy zamkniętym kranie (5) otworzyć kran (3) (wyrównanie poziomów cieczy w manometrze) i zwiększać ciśnienie tak długo, aż poziom cieczy w prawym ramieniu manometru osiągnie poziom
   . Zamknąć kran (3), odczekać 20 sekund i otworzyć kran (5). W chwili, gdy poziom cieczy w prawym ramieniu manometru będzie mijał poziom
   (ciśnienie w butli wynosi
   ) włączyć stoper. Zmierzyć czas t, w którym poziom cieczy opadnie do poziomu
   (ciśnienie w butli wynosi
   ), wówczas zamknąć kran (5).

10. Po wykonaniu wszystkich pomiarów ponownie zapisać wartość ciśnienia atmosferycznego.

11. Pomiar powtórzyć
    razy, zapisując dane w tabeli obserwacji.

6. Tabele pomiarowe i obliczenia

Lp.
1. 2. ...

Obliczyć:

• współczynnik lepkości powietrza wg wzoru

7. Rachunek błędu

• metodą różniczki zupełnej obliczyć błąd względny i bezwzględny współczynnika lepkości
  . Jako błąd pomiaru wartości h (
  ) oraz l (
  ) przyjąć błąd systematyczny (dokładność przyrządu).

8. Wnioski i spostrzeżenia

• zapis wyników z błędem wraz z jednostkami w układzie SI

• porównanie otrzymanych wielkości fizycznych z tablicowymi

• dyskusja popełnionych błędów systematycznych i przypadkowych

• propozycje poprawy dokładności pomiarów.

9. Literatura

H. Szydłowski, “Pracownia fizyczna wspomagana komputerem”, PWN, Warszawa 2003, wyd.X zmienione.

W. Wegner „Ćwiczenia laboratoryjne fizyka” Akademia Bydgoska 2001

T. Dryński, “Ćwiczenia labolatoryjne z fizyki”, PWN, Warszawa 1976, wyd.5.

A.Bielski, R.Ciuryło, “Podstawy metod opracowania pomiarów”, Wydawnictwo UMK, wyd.II, Toruń 2001

I Pracownia Fizyczna

Ćwiczenie nr FM 4

Temat: Pomiar napięcia powierzchniowego metodą pęcherzykową

Nazwisko ……………………….. Data …………. Kierunek……………….

Imię ……………………………... Dzień tygodnia…............

Godzina ………………..

Ćwiczenie nr FM 4

Temat: Pomiar napięcia powierzchniowego metodą pęcherzykową

1. Cel ćwiczenia:

• poznanie podstawowych pojęć związanych z oddziaływaniem sił międzycząsteczkowych w cieczach

• wyznaczanie napięcia powierzchniowego

2. Zagadnienia do opracowania:

• siły molekularne w cieczach

• napięcie powierzchniowe cieczy

• opis pomiaru napięcia powierzchniowego metodą pęcherzykową

• zjawisko włoskowatości

3. Przyrządy pomiarowe, opis i schematy aparatury

• manometr wodny (3) - napełniać strzykawką, naczynie z badana cieczą (4), naczynie z wodą (2), kapilara (5)

4. Przyjęte oznaczenia

- napięcie powierzchniowe cieczy w naczyniu 4

- ciśnienie atmosferyczne

- ciśnienie wewnątrz naczynia 4

- promień zewnętrzny kapilary

- promień pęcherzyka w naczyniu 4 (przyjąć
)

- gęstość cieczy w manometrze (woda)

- różnica poziomów cieczy w manometrze

5. Przebieg pomiarów

1. Do połowy wysokości naczynia 2 wlać wodę destylowaną

2. Podstawić pojemnik 1 pod naczynie 2

3. Sprawdzić, czy znajdująca się w naczyniu 4 badana ciecz zakrywa wylot kapilary

4. Sprawdzić, czy w manometrze (3) znajduje się wystarczająca ilość wody

5. Otworzyć delikatnie kranik 2 i obserwować pojawiające się w naczyniu 4 pęcherzyki powietrza. Kranik powinien być tak otwarty, aby pęcherzyki powietrza pojawiały się w regularnych, jednak znacznych odstępach.

6. Określić różnicę poziomów cieczy
   w manometrze 3

7. Wyniki pomiarów i obliczeń umieścić w tabeli pomiarowej.

6. Tabele pomiarowe i obliczenia

Lp.
1
2

Obliczyć:

• napięcie powierzchniowe cieczy w zbiorniku 4 ze wzoru




7. Rachunek błędu

• obliczyć średnią arytmetyczną
  oraz średni błąd kwadratowy wartości średniej
  .

• metodą pochodnej logarytmicznej obliczyć błąd pomiaru napięcia powierzchniowego
  

8. Wnioski i spostrzeżenia

• zapis wyników z błędem wraz z jednostkami w układzie SI

• Porównanie otrzymanych wielkości fizycznych z tablicowymi

• dyskusja popełnionych błędów systematycznych i przypadkowych

• propozycje poprawy dokładności pomiarów.

9. Literatura

H. Szydłowski, “Pracownia fizyczna wspomagana komputerem”, PWN, Warszawa 2003, wyd.X zmienione.

W. Wegner „Ćwiczenia laboratoryjne fizyka” Akademia Bydgoska 2001

T. Dryński, “Ćwiczenia labolatoryjne z fizyki”, PWN, Warszawa 1976, wyd.5.

A.Bielski, R.Ciuryło, “Podstawy metod opracowania pomiarów”, Wydawnictwo UMK, wyd.II, Toruń 2001

I Pracownia Fizyczna

Ćwiczenie nr FM 5

Temat: Pomiar napięcia powierzchniowego za pomocą wagi torsyjnej i strzemiączka Lenarda (metoda rozciągania)

Nazwisko ……………………….. Data …………. Kierunek……………….

Imię ……………………………... Dzień tygodnia…............

Godzina ………………..

Ćwiczenie nr FM 5

Temat: Pomiar napięcia powierzchniowego za pomocą wagi torsyjnej i strzemiączka Lenarda (metoda rozciągania)

1. Cel ćwiczenia:

• poznanie podstawowych pojęć związanych z oddziaływaniem sił międzycząsteczkowych w cieczach

• wyznaczenie napięcia powierzchniowego

2. Zagadnienia do opracowania:

• siły molekularne w cieczach

• napięcie powierzchniowe cieczy

• opis pomiaru napięcia powierzchniowego metodą pęcherzykową

• zjawisko włoskowatości

3. Przyrządy pomiarowe, opis i schematy aparatury

• waga torsyjna

• strzemiączko Lenarda

• naczynie z badana cieczą

4. Przyjęte oznaczenia





- wartość napięcia powierzchniowego


- masa strzemiączka


- masa powodująca wyjęcie strzemiączka z badanej cieczy


- długość poziomej belki strzemiączka




6. Przebieg pomiarów

1. Zabezpieczyć wagę torsyjną metalowym pokrętłem 1 znajdującym się z prawej strony wagi (kropka skierowana w stronę Z)

2. Otworzyć osłonę wagi, zawiesić strzemiączko, ustawić naczynie z badaną cieczą i zanurzyć obie poziome belki strzemiączka tuż pod powierzchnią cieczy

3. Odaretować wagę (przekręcić o 180⁰ pokretło 1 - kropka skierowana w strone O)

4. Prawa wskazówka powinna ustawić się na czerwonej kresce

5. Bardzo powoli, systematycznie kręcić gałka 2, aż do podniesienia się i zatrzymania prawej wskazówki - zrównoważenie ciężaru strzemiączka

6. Odczytać wartość masy

7. Kręcić dalej gałką 2, obserwując podnoszenie się strzemiączka. Wynurzenie się górnej belki strzemiączka oznaczać będzie, że za chwilę nastąpi zerwanie warstwy - kręcić lewym pokrętłem bardzo powoli. W chwili gwałtownego podskoku lewej wskazówki wagi odczytać wartość
   wskazywaną przez wagę

8. Pomiary przeprowadzić 10 razy dla każdej z badanych cieczy

7. Tabele pomiarowe i obliczenia

Lp.	Rodzaj cieczy
1 2 …
1 2 …

Obliczyć:

• wartość napięcia powierzchniowego dla badanych cieczy




• wartość średnią
  dla każdej z badanych cieczy

8. Rachunek błędu

• podać przyjęte wartości błędów pomiarowych masy
  oraz długości
  

• błąd względny i bezwzględny dla każdej z badanych cieczy

9. Wnioski i spostrzeżenia

• zapis wyników z błędem wraz z jednostkami w układzie SI

• Porównanie otrzymanych wielkości fizycznych z tablicowymi

• dyskusja popełnionych błędów systematycznych i przypadkowych

• propozycje poprawy dokładności pomiarów.

10. Literatura

H. Szydłowski, “Pracownia fizyczna wspomagana komputerem”, PWN, Warszawa 2003, wyd.X zmienione.

W. Wegner „Ćwiczenia laboratoryjne fizyka” Akademia Bydgoska 2001

T. Dryński, “Ćwiczenia labolatoryjne z fizyki”, PWN, Warszawa 1976, wyd.5.

A.Bielski, R.Ciuryło, “Podstawy metod opracowania pomiarów”, Wydawnictwo UMK, wyd.II, Toruń 2001

FIZYKA MOLEKULARNA

2

FIZYKA MOLEKULARNA

9

FIZYKA MOLEKULARNA

---