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 Stokesa,

• Prawo Archimedesa,

• lepkość, współczynnik lepkości.

3. Przyrządy pomiarowe, opis i schematy aparatury

• trzy rury szklane wypełnione badanymi cieczami,

• kulki ołowiane, kulki z tworzywa sztucznego,

• 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:

A = 1,26 g/cm³

B = 0,87 g/cm³

C= 0,9978 g/cm³

6. Przebieg pomiarów

1. Na podstawie podanych powyżej gęstości cieczy odczytać, z tablic wielkości fizycznych, rodzaj wykorzystywanych w ćwiczeniu cieczy.

2. Pomiary dokonać dla cieczy A i B -kulki ołowiane o małej średnicy.

3. Wyznaczyć wewnętrzną średnicę rury
   za pomocą suwmiarki.

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

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

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

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

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

9. Wyniki pomiarów i obliczeń umieścić w tabeli pomiarowej.

10. Wykonać podane powyżej pomiary dla cieczy C - duża rura szklana, kulki z tworzywa sztucznego.

7. 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.
[m]
L [m]
[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:

8. 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).

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 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)

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 mierzona do podłoża

- końcowa wysokość słupa wody mierzona do podłoża

- wysokość mierzona od połowy rurki kapilarnej do podłoża (wysokość mierzona tuż za kranikiem K).

5. Przebieg pomiarów

1. Zmierzyć długość kapilary.

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

3. Zmierzyć wysokość
   .

4. Napełnić rurę szklaną wodą przy zamkniętym kranie K.

5. Podstawić puste naczynie pod końcowy fragment kapilary.

6. Odczytać wysokość
   słupa wody w rurze szklanej.

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

8. Czas
   otwarcia kranu lub podaje prowadzący.

9. Wyznaczyć masę wody i naczynia z wodą
   .

10. Odczytać wysokość
    słupa wody w rurze szklanej.

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

6. Tabele pomiarowe i obliczenia

Obliczyć:

• wysokość
  ; gdzie
  

• współczynnik lepkości
  według wzoru:

,

dla każdego czasu
z osobna

7. 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).

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 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

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). Poziom cieczy zaznaczyć za pomocą gumki recepturki umieszczonej na manometrze cieczowym.

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.				t
1. 2. ...

Obliczyć:

• współczynnik lepkości powietrza wg wzoru

7. 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).

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 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

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 wewnętrzny 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. Analiza niepewności pomiarowych

• 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 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)

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 torsyjną,

• strzemiączko Lenarda,

• naczynie z badana cieczą,

• ściereczka do osuszania strzemiączka.

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.

3. Odaretować wagę (przekręcić o 180⁰ pokrętło 1 - kropka skierowana w stronę O).

4. Lewym pokrętłem ustawić wartość maksymalną 1000 mg - nastąpi podniesienie ramienia wagi.

5. Zabezpieczyć wagę torsyjną, jak w p-cie 1.

6. Ustawić pustą kuwetkę i zawiesić strzemiączko.

7. Do kuwety, do poziomu zaznaczonego czarną kreską wlać badaną ciecz.

8. 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}.

9. Prawa wskazówka powinna ustawić się na czerwonej kresce.

10. 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.

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

12. Zdjąć strzemiączko oraz kuwetę z badaną cieczą.

13. Wytrzeć do sucha strzemiączko i zmierzyć długość poziomej belki strzemiączka.

14. Zawiesić strzemiączko.

15. Lewym pokrętłem wyzerować wagę (lewa wskazówka na zero).

16. Odaretować wagę (przekręcić o 180⁰ pokrętło 1 - kropka skierowana w stronę O).

17. Bardzo powoli, systematycznie kręcić gałką z lewej strony, aż do podniesienia się i zatrzymania prawej wskazówki - zrównoważenie ciężaru strzemiączka.

18. Odczytać wartość masy
    .

19. Pomiary przeprowadzić 10 razy dla każdej z badanych cieczy wskazanej przez prowadzącego.

7. 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.

8. Analiza niepewności pomiarowych

• podać przyjęte wartości błędów pomiarowych masy
  oraz długości
  ,

• błąd względny i bezwzględny napięcia powierzchniowego 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 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

1. Cel ćwiczenia:

• poznanie podstawowych pojęć i zasad związanych z lepkością ośrodków ciągłych,

• wyznaczenie współczynnika lepkości cieczy umieszczonej w rurze wiskozymetru.

2. Zagadnienia do opracowania:

• przepływ laminarny,

• prawo Archimedesa,

• lepkość, współczynnik lepkości.

3. Przyrządy pomiarowe, opis i schematy aparatury

• wiskozymetr Höpplera z badaną cieczą,

• łaźnia wodna, przymiar milimetrowy,

• stoper.

4. 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

6. Przebieg pomiarów

1. Ustalić temperaturę w łaźni wodnej na 20⁰C.

2. Odczekać 5 minut, aby temperatura w wiskozymetrze się ustabilizowała.

3. Zmierzyć odległość między skrajnymi punktami A i B w wiskozymetrze.

4. Obrócić butelkę wiskozymetru o 180⁰.

5. 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).

6. Dokonać pięciu pomiarów dla danej temperatury.

7. Zwiększyć temperaturę o 10⁰C.

8. Powtórzyć pomiary według punktów 2 -6.

9. Kolejno zwiększać temperaturę do 40⁰C i 50⁰C.

10. Wyniki pomiarów zanotować w tabeli pomiarów.

7. 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

8. Analiza niepewności pomiarowych

• obliczyć błąd maksymalny pomiaru czasu przelotu kulki t,

• metodą różniczki zupełnej obliczyć błąd względny i bezwzględny współczynnika lepkości
  .

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 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

1. Cel ćwiczenia:

• poznanie podstawowych pojęć związanych z przemianami gazowymi,

• poznanie wielkości opisujących kondensatory.

2. Zagadnienia do opracowania:

• gaz doskonały, a gaz rzeczywisty,

• zasady termodynamiki,

• przemiany gazowe,

• pojemność cieplna gazów, ciepło molowe gazu,

• kondensatory - opis, jednostki pojemności, rodzaje.

3. 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].

4. Przyjęte oznaczenia

- sprawność pozyskania energii cieplnej przez powietrze

- stała gazowa

6. Przebieg pomiarów

1. Zapoznać się z zestawem pomiarowym i obsługą zaworu kranu trójdrożnego.

2. Zasilacz prądu stałego podłączyć na SZEREGOWĄ PRACĘ WYJŚĆ, przy takim podłączeniu wskazania zasilacza należy mnożyć x 2!!!

3. Podłączyć zestaw pomiarowy do zasilacza prądu stałego zwracając uwagę na biegunowość.

4. Wyrównać ciśnienie w objętości V z ciśnieniem atmosferycznym (zawór w pozycji a).

5. Rozładować kondensator (przełącznik skierowany w lewo).

6. Odczytać poziom cieczy w manometrze.

7. Ustawić zawór trójdrożny w pozycji b.

8. Uruchomić zasilacz, wartość napięcia wskazywaną przez wyświetlacz zasilacza ustawić zgodnie z tabelą 1. Napięcie regulować prawym pokrętłem Voltage.

9. Naładować kondensator (przełącznik skierowany w prawo).

10. Zanotować maksymalne wzniesienie się słupa wody w prawym ramieniu manometru, w chwili rozładowania kondensatora (przełącznik w lewo). Uwaga: wzniesienie słupa wody jest niewielkie.

11. Zwiększyć napięcie na zasilaczu (wg tabeli). Powtórzyć punkty 6, 7, 8, 9.

12. Kontynuować pomiary, aż do osiągnięcia napięcia 39V

13. 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.

7. 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	U^2 [V^2]	∆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:

8. Analiza niepewności pomiarowych

• metodą różniczki zupełnej obliczyć błąd względny i bezwzględny współczynnika ciepła właściwego powietrza
  .

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 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

1. Cel ćwiczenia:

2. Zagadnienia do opracowania:

3. Przyrządy pomiarowe, opis i schematy aparatury

• zbiornik szklany Z,

• rurki szklane M1 i M2,

• kran K.

• stoper, przymiar,

• naczynie do wody

4. 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

6. Przebieg pomiarów

1. Napełnić wodą zbiornik Z do poziomu maksymalnie 160cm.

2. Zapisać poziom cieczy w zbiorniku Z.

3. 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.

4. Druga osoba w chwili sygnału, określa poziom wody w rurce M1 odczytując wartość z przymiaru P2.

5. Określić objętość wody, która wypłynęła z rury Z.

6. Pomiary powtórzyć 5-krotnie, dla coraz mniejszej wysokości słupa wody w zbiorniku Z.

7. 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

8. Niepewności pomiarowe

• metodą różniczki zupełnej obliczyć błąd względny i bezwzględny liczby Reynoldsa
  .

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 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)

---