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
Cel ćwiczenia:
poznanie podstawowych pojęć i zasad związanych z lepkością ośrodków ciągłych,
wyznaczenie współczynnika lepkości cieczy.
Zagadnienia do opracowania:
Prawo Stokesa,
Prawo Archimedesa,
lepkość, współczynnik lepkości.
Przyrządy pomiarowe, opis i schematy aparatury
trzy rury szklane wypełnione badanymi cieczami,
kulki ołowiane, kulki z tworzywa sztucznego,
przymiar, suwmiarka, śruba mikrometryczna,
stoper.
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:
A = 1,26 g/cm3
B = 0,87 g/cm3
C= 0,9978 g/cm3
Przebieg pomiarów
Na podstawie podanych powyżej gęstości cieczy odczytać, z tablic wielkości fizycznych, rodzaj wykorzystywanych w ćwiczeniu cieczy.
Pomiary dokonać dla cieczy A i B -kulki ołowiane o małej średnicy.
Wyznaczyć wewnętrzną średnicę rury
za pomocą suwmiarki.
Przygotować 10 kulek wykonanych z tego samego materiału o tych samych średnicach.
Za pomocą śruby mikrometrycznej wyznaczyć średnicę kulek
i obliczyć średnią średnicę kulki
.
Za pomocą wagi laboratoryjnej wyznaczyć masę kulek
i obliczyć średnią masę jednej kulki
.
Wyznaczyć odległość L, pomiędzy I (górnym) i II (dolnym) punktem oznaczonym na rurze szklanej, za pomocą miarki milimetrowej.
Wrzucać, używając lejka, kulki - mierząc ich czas spadania pomiędzy punktem I i II.
Wyniki pomiarów i obliczeń umieścić w tabeli pomiarowej.
Wykonać podane powyżej pomiary dla cieczy C - duża rura szklana, kulki z tworzywa sztucznego.
Tabele pomiarowe i obliczenia
Tabela 1. Średnice kulek i odległość L pomiędzy punktami I i II
Pomiar |
Ciecz A, B |
Ciecz C |
||
s [m] |
1. |
6. |
1. |
6. |
|
2. |
7. |
2. |
7. |
|
3. |
8. |
3. |
8. |
|
4. |
9. |
4. |
9. |
|
5. |
10. |
5. |
10. |
|
|
|
||
L [m] |
|
|
||
|
|
|
Tabela 2. Czasy przelotu t kulek pomiędzy punktami I i II
Lp. pomiaru
|
Ciecz A, B t [s] |
Ciecz C t [s] |
1. |
|
|
2. |
|
|
… |
|
|
9. |
|
|
10. |
|
|
Wartość średnia : |
|
|
Obliczyć:
obliczyć współczynnik lepkości
na podstawie wzoru:
Analiza niepewności pomiarowych
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).
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.
Literatura
H. Szydłowski, “Pracownia fizyczna wspomagana komputerem”, PWN, Warszawa 2003, wyd.X zmienione.
W. Wegner „Ćwiczenia laboratoryjne fizyka” Akademia Bydgoska 2001.
T. Dryński, “Ćwiczenia laboratoryjne 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)
Cel ćwiczenia:
poznanie podstawowych pojęć i zasad związanych z lepkością ośrodków ciągłych,
wyznaczenie współczynnika lepkości cieczy na podstawie prawa Poiseuille'a.
Zagadnienia do opracowania:
paradoks hydrodynamiczny,
zwężka Venturiego,
Prawo Bernoulliego,
Prawo Archimedesa,
lepkość, współczynnik lepkości.
Przyrządy pomiarowe, opis i schematy aparatury
rura szklana wypełniona badaną cieczą, kapilara,
waga analityczna,
przymiar,
stoper.
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 mierzona do podłoża
- końcowa wysokość słupa wody mierzona do podłoża
- wysokość mierzona od połowy rurki kapilarnej do podłoża (wysokość mierzona tuż za kranikiem K).
Przebieg pomiarów
Zmierzyć długość kapilary.
Wyznaczyć masę pustego naczynia
, do którego spływać będzie badana ciecz.
Zmierzyć wysokość
.
Napełnić rurę szklaną wodą przy zamkniętym kranie K.
Podstawić puste naczynie pod końcowy fragment kapilary.
Odczytać wysokość
słupa wody w rurze szklanej.
Otworzyć kran K. W momencie pojawienia się pierwszej kropli u wylotu rurki włoskowatej włączamy stoper.
Czas
otwarcia kranu lub podaje prowadzący.
Wyznaczyć masę wody i naczynia z wodą
.
Odczytać wysokość
słupa wody w rurze szklanej.
Czynności opisane w punktach 3-8 powtórzyć dla dwóch innych przedziałów czasu
.
Tabele pomiarowe i obliczenia
Obliczyć:
wysokość
; gdzie
współczynnik lepkości
według wzoru:
,
dla każdego czasu
z osobna
Analiza niepewności pomiarowych
metodą różniczki zupełnej obliczyć błąd względny i bezwzględny współczynnika lepkości
. Jako błąd pomiaru wartości h (
) oraz l (
) przyjąć błąd systematyczny (dokładność przyrządu).
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.
Literatura
H. Szydłowski, “Pracownia fizyczna wspomagana komputerem”, PWN, Warszawa 2003, wyd.X zmienione.
W. Wegner „Ćwiczenia laboratoryjne fizyka” Akademia Bydgoska 2001.
T. Dryński, “Ćwiczenia laboratoryjne 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
Cel ćwiczenia:
poznanie podstawowych pojęć i zasad związanych z lepkością ośrodków ciągłych,
wyznaczenie współczynnika lepkości powietrza.
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.
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.
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
Przebieg pomiarów
Sprawdzić poziom cieczy w manometrze cieczowym.
Odczytać na barometrze ciśnienie atmosferyczne panujące w pracowni.
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). Poziom cieczy zaznaczyć za pomocą gumki recepturki umieszczonej na manometrze cieczowym.
Odczytać różnicę poziomów cieczy w manometrze
.
Obliczyć ciśnienie w balonie na podstawie wzoru:
.
Otworzyć kran (5), poczekać aż menisk cieczy w prawym ramieniu opadnie do poziomu
i zamknąć kran (5).
Odczytać różnicę poziomów cieczy w manometrze
.
Obliczyć ciśnienie w balonie na podstawie wzoru:
.
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).
Po wykonaniu wszystkich pomiarów ponownie zapisać wartość ciśnienia atmosferycznego.
Pomiar powtórzyć
razy, zapisując dane w tabeli obserwacji.
Tabele pomiarowe i obliczenia
Lp. |
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
1. 2. ... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Obliczyć:
współczynnik lepkości powietrza wg wzoru
Analiza niepewności pomiarowych
metodą różniczki zupełnej obliczyć błąd względny i bezwzględny współczynnika lepkości
. Jako błąd pomiaru wartości h (
) oraz l (
) przyjąć błąd systematyczny (dokładność przyrządu).
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.
Literatura
H. Szydłowski, “Pracownia fizyczna wspomagana komputerem”, PWN, Warszawa 2003, wyd.X zmienione.
W. Wegner „Ćwiczenia laboratoryjne fizyka” Akademia Bydgoska 2001.
T. Dryński, “Ćwiczenia laboratoryjne 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
Cel ćwiczenia:
poznanie podstawowych pojęć związanych z oddziaływaniem sił międzycząsteczkowych w cieczach,
wyznaczanie napięcia powierzchniowego.
Zagadnienia do opracowania:
siły molekularne w cieczach,
napięcie powierzchniowe cieczy,
opis pomiaru napięcia powierzchniowego metodą pęcherzykową,
zjawisko włoskowatości.
Przyrządy pomiarowe, opis i schematy aparatury
manometr wodny (3) - napełniać strzykawką, naczynie z badana cieczą (4), naczynie z wodą (2), kapilara (5)
Przyjęte oznaczenia
- napięcie powierzchniowe cieczy w naczyniu 4
- ciśnienie atmosferyczne
- ciśnienie wewnątrz naczynia 4
- promień wewnętrzny kapilary
- promień pęcherzyka w naczyniu 4 (przyjąć
)
- gęstość cieczy w manometrze (woda)
- różnica poziomów cieczy w manometrze
Przebieg pomiarów
Do połowy wysokości naczynia 2 wlać wodę destylowaną.
Podstawić pojemnik 1 pod naczynie 2.
Sprawdzić, czy znajdująca się w naczyniu 4 badana ciecz zakrywa wylot kapilary.
Sprawdzić, czy w manometrze (3) znajduje się wystarczająca ilość wody.
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.
Określić różnicę poziomów cieczy
w manometrze (3).
Wyniki pomiarów i obliczeń umieścić w tabeli pomiarowej.
Tabele pomiarowe i obliczenia
Lp. |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Obliczyć:
napięcie powierzchniowe cieczy w zbiorniku 4 ze wzoru
Analiza niepewności pomiarowych
obliczyć średnią arytmetyczną
oraz średni błąd kwadratowy wartości średniej
,
metodą pochodnej logarytmicznej obliczyć błąd pomiaru napięcia powierzchniowego
.
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.
Literatura
H. Szydłowski, “Pracownia fizyczna wspomagana komputerem”, PWN, Warszawa 2003, wyd.X zmienione.
W. Wegner „Ćwiczenia laboratoryjne fizyka” Akademia Bydgoska 2001.
T. Dryński, “Ćwiczenia laboratoryjne 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)
Cel ćwiczenia:
poznanie podstawowych pojęć związanych z oddziaływaniem sił międzycząsteczkowych w cieczach,
wyznaczenie napięcia powierzchniowego.
Zagadnienia do opracowania:
siły molekularne w cieczach,
napięcie powierzchniowe cieczy,
opis pomiaru napięcia powierzchniowego metodą pęcherzykową,
zjawisko włoskowatości.
Przyrządy pomiarowe, opis i schematy aparatury
waga torsyjną,
strzemiączko Lenarda,
naczynie z badana cieczą,
ściereczka do osuszania strzemiączka.
Przyjęte oznaczenia
- wartość napięcia powierzchniowego
- masa strzemiączka
- masa powodująca wyjęcie strzemiączka z badanej cieczy
- długość poziomej belki strzemiączka
Przebieg pomiarów
Zabezpieczyć wagę torsyjną metalowym pokrętłem 1 znajdującym się z prawej strony wagi (kropka skierowana w stronę Z).
Otworzyć osłonę wagi.
Odaretować wagę (przekręcić o 1800 pokrętło 1 - kropka skierowana w stronę O).
Lewym pokrętłem ustawić wartość maksymalną 1000 mg - nastąpi podniesienie ramienia wagi.
Zabezpieczyć wagę torsyjną, jak w p-cie 1.
Ustawić pustą kuwetkę i zawiesić strzemiączko.
Do kuwety, do poziomu zaznaczonego czarną kreską wlać badaną ciecz.
Odaretować wagę, jak w p-cie 3 i wyzerować wagę (ramię wagi opadnie). {Jeśli strzemiączko nie będzie zanurzone, wówczas delikatnie podnieść naczynie z badana cieczą, aż do zanurzenia strzemiączka, a następnie kuwetę postawić na podstawce wagi}.
Prawa wskazówka powinna ustawić się na czerwonej kresce.
Bardzo powoli, systematycznie kręcić gałką z lewej strony, 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.
Zabezpieczyć wagę torsyjną metalowym pokrętłem 1 znajdującym się z prawej strony wagi (kropka skierowana w stronę Z).
Zdjąć strzemiączko oraz kuwetę z badaną cieczą.
Wytrzeć do sucha strzemiączko i zmierzyć długość poziomej belki strzemiączka.
Zawiesić strzemiączko.
Lewym pokrętłem wyzerować wagę (lewa wskazówka na zero).
Odaretować wagę (przekręcić o 1800 pokrętło 1 - kropka skierowana w stronę O).
Bardzo powoli, systematycznie kręcić gałką z lewej strony, aż do podniesienia się i zatrzymania prawej wskazówki - zrównoważenie ciężaru strzemiączka.
Odczytać wartość masy
.
Pomiary przeprowadzić 10 razy dla każdej z badanych cieczy wskazanej przez prowadzącego.
Tabele pomiarowe i obliczenia
Lp. |
Rodzaj cieczy |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 … 10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Wartości średnie: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 … 10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Wartości średnie: |
|
|
|
|
|
|
|
|
Obliczyć:
wartość napięcia powierzchniowego dla badanych cieczy
,
wartość średnią
dla każdej z badanych cieczy.
Analiza niepewności pomiarowych
podać przyjęte wartości błędów pomiarowych masy
oraz długości
,
błąd względny i bezwzględny napięcia powierzchniowego dla każdej z badanych cieczy.
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.
Literatura
H. Szydłowski, “Pracownia fizyczna wspomagana komputerem”, PWN, Warszawa 2003, wyd.X zmienione.
W. Wegner „Ćwiczenia laboratoryjne fizyka” Akademia Bydgoska 2001.
T. Dryński, “Ćwiczenia laboratoryjne 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 6
Temat: Wyznaczanie współczynnika lepkości za pomocą wiskozymetru Höpplera
Nazwisko ……………………….. Data …………. Kierunek……………….
Imię ……………………………... Dzień tygodnia…............
Godzina ………………..
Ćwiczenie nr FM 6
Temat: Wyznaczanie współczynnika lepkości za pomocą wiskozymetru Höpplera
Cel ćwiczenia:
poznanie podstawowych pojęć i zasad związanych z lepkością ośrodków ciągłych,
wyznaczenie współczynnika lepkości cieczy umieszczonej w rurze wiskozymetru.
Zagadnienia do opracowania:
przepływ laminarny,
prawo Archimedesa,
lepkość, współczynnik lepkości.
Przyrządy pomiarowe, opis i schematy aparatury
wiskozymetr Höpplera z badaną cieczą,
łaźnia wodna, przymiar milimetrowy,
stoper.
Przyjęte oznaczenia
- współczynnik lepkości cieczy
- promień kulki 10mm
- przyspieszenie ziemskie
- czas spadania kulki ruchem jednostajnym
- droga spadania kulki
- gęstość kulki
- stała Boltzmanna
- stała aparaturowa
- kąt nachylenia
- gęstość cieczy
Przebieg pomiarów
Ustalić temperaturę w łaźni wodnej na 200C.
Odczekać 5 minut, aby temperatura w wiskozymetrze się ustabilizowała.
Zmierzyć odległość między skrajnymi punktami A i B w wiskozymetrze.
Obrócić butelkę wiskozymetru o 1800.
Zmierzyć czas przelotu kulki między punktami A i B (pomiaru dokonać w momencie, gdy kulka zacznie przekraczać linię punktu A i skończy przekraczać linię punktu B).
Dokonać pięciu pomiarów dla danej temperatury.
Zwiększyć temperaturę o 100C.
Powtórzyć pomiary według punktów 2 -6.
Kolejno zwiększać temperaturę do 400C i 500C.
Wyniki pomiarów zanotować w tabeli pomiarów.
Tabele pomiarowe i obliczenia
Tabela 1. Średnice kulek i odległość L pomiędzy punktami I i II
|
|
Temperatura |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
50 |
|
|
|
|
|
|
|
Obliczyć:
obliczyć współczynnik lepkości
na podstawie wzoru:
gdzie
stąd
Analiza niepewności pomiarowych
obliczyć błąd maksymalny pomiaru czasu przelotu kulki t,
metodą różniczki zupełnej obliczyć błąd względny i bezwzględny współczynnika lepkości
.
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.
Literatura
H. Szydłowski, “Pracownia fizyczna wspomagana komputerem”, PWN, Warszawa 2003, wyd.X zmienione.
W. Wegner „Ćwiczenia laboratoryjne fizyka” Akademia Bydgoska 2001.
T. Dryński, “Ćwiczenia laboratoryjne 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 7
Temat: Pomiar molowego ciepła właściwego powietrza metodą rozładowania kondensatora
Nazwisko ……………………….. Data …………. Kierunek……………….
Imię ……………………………... Dzień tygodnia…............
Godzina ………………..
Ćwiczenie nr FM 7
Temat: Pomiar molowego ciepła właściwego powietrza metodą rozładowania kondensatora
Cel ćwiczenia:
poznanie podstawowych pojęć związanych z przemianami gazowymi,
poznanie wielkości opisujących kondensatory.
Zagadnienia do opracowania:
gaz doskonały, a gaz rzeczywisty,
zasady termodynamiki,
przemiany gazowe,
pojemność cieplna gazów, ciepło molowe gazu,
kondensatory - opis, jednostki pojemności, rodzaje.
Przyrządy pomiarowe, opis i schematy aparatury
naczynie szklane o pojemności 0,5l (0,5 10-3m3) ze spiralą grzejną,
zawór trójdrożny,
manometr cieczowy,
kondensator o pojemności C=15000μF i napięciu max. 40V (1μF=10-6F [J/V2].
Przyjęte oznaczenia
- sprawność pozyskania energii cieplnej przez powietrze
- stała gazowa
Przebieg pomiarów
Zapoznać się z zestawem pomiarowym i obsługą zaworu kranu trójdrożnego.
Zasilacz prądu stałego podłączyć na SZEREGOWĄ PRACĘ WYJŚĆ, przy takim podłączeniu wskazania zasilacza należy mnożyć x 2!!!
Podłączyć zestaw pomiarowy do zasilacza prądu stałego zwracając uwagę na biegunowość.
Wyrównać ciśnienie w objętości V z ciśnieniem atmosferycznym (zawór w pozycji a).
Rozładować kondensator (przełącznik skierowany w lewo).
Odczytać poziom cieczy w manometrze.
Ustawić zawór trójdrożny w pozycji b.
Uruchomić zasilacz, wartość napięcia wskazywaną przez wyświetlacz zasilacza ustawić zgodnie z tabelą 1. Napięcie regulować prawym pokrętłem Voltage.
Naładować kondensator (przełącznik skierowany w prawo).
Zanotować maksymalne wzniesienie się słupa wody w prawym ramieniu manometru, w chwili rozładowania kondensatora (przełącznik w lewo). Uwaga: wzniesienie słupa wody jest niewielkie.
Zwiększyć napięcie na zasilaczu (wg tabeli). Powtórzyć punkty 6, 7, 8, 9.
Kontynuować pomiary, aż do osiągnięcia napięcia 39V
Ćwiczenie powtórzyć 5-cio krotnie.
UWAGA:
podczas podłączania kondensatora do zasilacza oraz zmiany trybu pracy zasilacz musi być WYŁĄCZONY Z SIECI!
ostrożnie przekręcać zawór kranu trójdrożnego - możliwość stłuczenia.
Tabele pomiarowe i obliczenia
Tabela 1.
Lp. |
Objętość naczynia szklanego |
Wysokość początkowa słupa wody manometru |
Napięcie U na zasilaczu [V] |
Max. wzniesienie słupa wody hi |
U2 [V2] |
∆p |
1 |
|
|
4,5 (9) |
|
|
|
2 |
|
|
6 (12) |
|
|
|
.. |
|
|
… |
|
|
|
11 |
|
|
19,5 (39) |
|
|
|
Obliczyć:
gęstość cieczy w manometrze
sporządzić wykres zależności
z nachylenia prostej wyznaczyć współczynnik
. Dla wszystkich par
oraz
, oblicz średnią arytmetyczną,
obliczyć współczynnik ciepła właściwego powietrza
na podstawie wzoru:
,
z uwagi na braku idealnego odizolowania układu od wpływu otoczenia sprawność pozyskania energii cieplnej η przez gaz wynosi:
.
Jednostki:
Analiza niepewności pomiarowych
metodą różniczki zupełnej obliczyć błąd względny i bezwzględny współczynnika ciepła właściwego powietrza
.
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.
Literatura
H. Szydłowski, “Pracownia fizyczna wspomagana komputerem”, PWN, Warszawa 2003, wyd.X zmienione.
W. Wegner „Ćwiczenia laboratoryjne fizyka” Akademia Bydgoska 2001.
T. Dryński, “Ćwiczenia laboratoryjne 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 8
Temat: Wyznaczanie granicznej wartości liczby Reynoldsa
Nazwisko ……………………….. Data …………. Kierunek……………….
Imię ……………………………... Dzień tygodnia…............
Godzina ………………..
Ćwiczenie nr FM 8
Temat: Wyznaczanie granicznej wartości liczby Reynoldsa
Cel ćwiczenia:
Zagadnienia do opracowania:
Przyrządy pomiarowe, opis i schematy aparatury
zbiornik szklany Z,
rurki szklane M1 i M2,
kran K.
stoper, przymiar,
naczynie do wody
Przyjęte oznaczenia
- wysokość słupa wody w zbiorniku Z,
- wysokość słupa wody w rurce M1 i M2,
- ciśnienie statyczne na końcach przewodu
- promień przewodu 3,5mm
- czas wypływu
- objętość cieczy, która wypłynęła w czasie objętość
- prędkość wypływu cieczy
- długość rurki poziomej
Przebieg pomiarów
Napełnić wodą zbiornik Z do poziomu maksymalnie 160cm.
Zapisać poziom cieczy w zbiorniku Z.
Jedna osoba odkręcając kran K włącza stoper. W chwili osiągnięcia przez ciecz w rurce M2 poziomu (na przymiarze P1) 290cm., informując o tym fakcie drugą osobę i zamyka kran.
Druga osoba w chwili sygnału, określa poziom wody w rurce M1 odczytując wartość z przymiaru P2.
Określić objętość wody, która wypłynęła z rury Z.
Pomiary powtórzyć 5-krotnie, dla coraz mniejszej wysokości słupa wody w zbiorniku Z.
Tabele pomiarowe i obliczenia
Tabela 1.
|
|
|
|
|
|
1. |
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
Obliczyć:
prędkość wypływu wody z przyrządu,
gęstość cieczy w manometrze
sporządzić wykres zależności spadku ciśnienia statycznego wzdłuż przewodu o długości l
i prędkości wypływu wody
. Na sporządzonym wykresie zaznaczyć wartość prędkości, przy której kończy się część prostoliniowa. Punkt ten określa graniczną wartość prędkości
i świadczy o końcu przepływu laminarnego.
wartość liczby Reynoldsa
Niepewności pomiarowe
metodą różniczki zupełnej obliczyć błąd względny i bezwzględny liczby Reynoldsa
.
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.
Literatura
H. Szydłowski, “Pracownia fizyczna wspomagana komputerem”, PWN, Warszawa 2003, wyd.X zmienione.
W. Wegner „Ćwiczenia laboratoryjne fizyka” Akademia Bydgoska 2001
T. Dryński, “Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki”, PWN, Warszawa 1976, wyd.5.
A.Bielski, R.Ciuryło, “Podstawy metod opracowania pomiarów”, Wydawnictwo UMK, wyd.II, Toruń 2001
FIZYKA MOLEKULARNA
1
Opracował: mgr Adam Szulc
FIZYKA MOLEKULARNA
15
Opracował: mgr Adam Szulc
FIZYKA MOLEKULARNA
FIZYKA MOLEKULARNA
18
FIZYKA MOLEKULARNA
21
FIZYKA MOLEKULARNA
26
∆p
U2
a)
b)