Реферат Блок лабораторных работ, представленных ниже, рекомендуется для проведения в специализированных классах школ инженерной (авиационной) направленности с углубленным изучением физики, математики по разделу «Термодинамика и молекулярная физика»

Оборудование: волосяной гигрометр, психрометр Августа, зеркальный гигрометр, барометр, термометр, пипетка. КРАТКОЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ 2.1. Основные понятия Водяной пар непрерывно поступает в атмосферу вследствие испарения с поверхности водоемов и почвы. Неравномерное распределение кинетической энергии теплового движения молекул приводит к тому, что при любой температуре кинетическая энергия части молекул жидкости (например, воды) может превышать потенциальную энергию их связи с остальными молекулами, и такие молекулы могут вылететь с поверхности жидкости (или испариться). Такой процесс называется испарением и сопровождается охлаждением жидкости. Испарение жидкости в закрытом сосуде при неизменной температуре приводит к постепенному увеличению концентрации молекул испаряющегося вещества (например, воды) в газообразном состоянии. Часть этих молекул, находящихся в хаотическом тепловом движении, возвращается обратно в жидкость (процесс конденсации). Через некоторое время в сосуде устанавливается динамическое равновесие между процессами испарения и конденсации. Вещество в газообразном состоянии, находящееся в динамическом равновесии с жидкостью, называется насыщенным паром. Пар, находящийся при давлении ниже насыщенного, называется ненасыщенным. При сжатии насыщенного пара концентрация молекул пара увеличивается, равновесие между процессами испарения и конденсации нарушается и часть пара превращается в жидкость. При расширении насыщенного пара происходит обратный процесс – испарение преобладает над конденсацией. Таким образом, концентрация насыщенного пара остается постоянной независимо от объема. Поскольку давление газа пропорционально концентрации и температуре (p=nkT), давление насыщенного пара при постоянной температуре не зависит от объема. Интенсивность испарения увеличивается при повышении температуры жидкости. Поэтому динамическое равновесие между испарением и конденсацией устанавливается при больших концентрациях молекул газа. Итак, давление насыщенного пара при постоянной температуре не зависит от объема и увеличивается с ростом температуры. Абсолютной влажностью называется масса пара в единице объема воздуха или парциальное давление e водяных паров при данной температуре. В атмосферном воздухе интенсивность испарения воды зависит от того, насколько близко давление паров воды к давлению насыщенных паров при данной температуре. Отношение давления водяного пара е, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению Е насыщенного пара при той же температуре, выраженное в процентах, называют относительной влажностью воздуха. (1) Поскольку давление насыщенного пара тем меньше, чем ниже температура, то при охлаждении воздуха находящийся в нем водяной пар приближается к насыщению. Температура tp, при которой находящийся в воздухе пар становится насыщенным, называется точкой росы. По точке росы можно найти давление водяного пара в воздухе е. Оно равно давлению насыщенного пара при температуре, равной точке росы, и находится из специальных таблиц (см. Табл.1). По значениям давления пара е (найденное как давление насыщенного пара при точке росы с помощью Таблицы) и давления насыщенного пара при данной температуре Е (также найденного из Таблицы) можно определить относительную влажность воздуха по (1). Точка росы определяется относительной влажностью воздуха. Чем выше относительная влажность, тем точка росы выше и ближе к фактической температуре воздуха. Чем ниже относительная влажность, тем точка росы ниже фактической температуры. Если относительная влажность составляет 100 %, то точка росы совпадает с фактической температурой. Точка росы воздуха - важнейший параметр при антикоррозионной защите. Знание влажности необходимо при ряде технологических процессов. Если, например, точка росы воздуха выше, чем температура окрашиваемой поверхности (как правило, поверхность металла), то на ней будет происходить конденсация влаги. Последствием нанесения краски на подложку с конденсацией будет плохая адгезия и дальнейшее шелушение, приводящее к преждевременной коррозии. 2.2. Способы измерения влажности воздуха Гигрометры (от греч. hygros—влажный и metron—мера), приборы для определения влажности воздуха. Существует три основных типа Г.: одни показывают абсолютную влажность, другие — относительную, третьи—точку росы. Путем несложных вычислений можно перевести результаты показаний одного типа Г. на показания другого типа; напр., по абсолютной влажности можно вычислить относительную влажность или точку росы, и обратно. Наиболее точными методами определения абсолютной влажности воздуха считается весовой или химический. В е с о в о й Г. состоит из ряда U-образных стеклянных трубок, наполненных каким-либо веществом, жадно поглощающим водяные пары, напр., сухим нейтральным хлористым кальцием, кусочками пемзы, пропитанными крепкой серной кислотой, и т. п. Трубки, каждая в отдельности, до опыта взвешиваются, затем при помощи аспиратора просасывают через них определенный объем воздуха и вторично взвешивают. Привес покажет количество водяных паров, содержавшихся в объеме прососанного через трубки воздуха. Весовой способ сложен, кропотлив, требует лабораторной обстановки и отнимает много времени. 1. Из приборов, определяющих относительную влажность, наибольшее распространение имеют волосяные гигрометры; они основаны на гигроскопичности человеческого волоса, на свойстве его удлиняться во влажном воздухе и укорачиваться в сухом. В Г. (см. рисунок 1) очищенный и обезжиренный женский волос 1 верхним концом 2 прикреплен к раме штатива, а нижним концом перекинут через блок 3 и оканчивается маленькой гирькой 4, которая натягивает волос. К блоку прикреплена длинная стрелка 5, показывающая на градуированной шкале проценты относительной влажности в пределах от 0 до 100%. (Основная погрешность в диапазоне влажности 30-90% ,- 15%. При относительной влажности 100% - 5%) 2. Гигрометры, определяющие влажность воздуха по точке росы, носят название конденсационных гигрометров. Из конденсационных Г. наиболее простое устройство имеет зеркальный гигрометр Ламбрехта (см. рисунок 2). Он состоит из металлической камеры 1, передняя часть 2 которой гладко отполирована; внутри камеры налит серный эфир и вставлен термометр 6 для измерения температуры эфира. В камеру входят две трубки, по которым посредством каучукового баллона 5 продувают через эфир воздух; при этом эфир испаряется, и вследствие этого температура воздуха в камере постепенно понижается. При опускании температуры до точки росы зеркальная наружняя поверхность 2 гигрометра покрывается мельчайшими капельками воды (запотевает) – «выпадает роса». При этом часть корпуса гигрометра 3 (внешнее кольцо) имеет комнатную температуру и остается сухой (для сравнения). Чем меньше влажность, тем ниже точка росы. Давление насыщенных паров при точке росы, определяемое по таблице, дает значение абсолютной влажности e. Относительная влажность может быть определена по уравнению (1). 3. Для определения абсолютной влажности особенно часто пользуются Г., носящими название «психрометров» (см. рис. 2). Хорошие психрометры дают очень точные показания. Психрометр Августа имеет два термометра: "сухой" и "влажный". Они так называются потому, что конец одного из термометров находится в воздухе, а конец второго обвязан кусочком марли, погруженным в воду. Испарение воды с поверхности влажного термометра приводит к понижению его температуры. Второй же, сухой термометр, показывает обычную температуру воздуха. Для более интенсивного испарения воды с поверхности смоченного термометра в психрометре имеется вентилятор, который приводится в движение с помощью ключа в верхней части корпуса прибора (на рис.3 не показан). Определение влажности основано на сравнении показаний сухого t1 и смоченного t2 термометров. Так как с поверхности резервуара смоченного термометра происходит испарение воды, то его температура будет ниже, чем сухого. Причем разность между показаниями термометров будет тем больше, чем меньше влажность воздуха, так как при малой влажности испарение происходит более интенсивно и показания влажного термометра будут меньшими. Понижение температуры смоченного термометра продолжается до тех пор, пока не наступит равновесие, при котором на испарение будет уходить столько тепла, сколько будет приходить из окружающей среды. Для небольших разностей температур количество тепла, полученное резервуаром смоченного термометра, пропорционально поверхности баллончика мокрого термометра S, разности температур t1-t2 и времени τ, в течение которого происходит получение тепла, т.е.: , (2) где k - коэффициент пропорциональности. Количество тепла Q2, отдаваемое смоченным термометром, пропорционально скорости испарения μ (масса воды, испарившейся в единицу времени) и времени , следовательно, скорость испарения зависит от дефицита влажности окружающего воздуха и его динамического состояния: (3) Выражение (3) называется законом Дальтона. Тогда соответствующее количество тепла, затрачиваемое на испарение за время τ: (4) где S – поверхность испарения, р – атмосферное давление, E2 – давление насыщенных паров при температуре испаряющейся жидкости, e – парциальное давление паров, находящихся в воздухе, r – удельная теплота парообразования, C – коэффициент пропорциональности, зависящий скорости потока воздуха. При равновесии Q1 = Q2 получаем: Отношение k/С=А является постоянной психрометра, определяется экспериментально, и его значение указано на лабораторном стенде. Из последнего уравнения, определим абсолютную влажность : (5) Относительную влажность легко найти по формуле: (6) где E1 – давление насыщенных паров при данной температуре.

Похожие:

	Реферат Представляемые лабораторные работы рекомендуются для проведения... Разработка ном по школьному лабораторному практикуму по физике (раздел «Электричество») в соответствии с рабочей программой профильного...		75 2 Этап Апробирование разработанных научно-образовательных материалов... Этап Апробирование разработанных научно-образовательных материалов путем проведения тестовых занятий
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Ы программы традиционны: механика, молекулярная физика и термодинамика, электродинамика, квантовая физика (атомная физика и физика...		Урок для учителей города по теме: Обобщение материала темы «Молекулярная физика и термодинамика» Урок обобщающего повторения из элективного курса с, 2 часа в неделю, 10 класс. Всего в 10 классе 4 урока физики – 2 часа в неделю...
	А. В. Пёрышкина учитель физики мбоу сош №2 с углублённым изучением... Оформить выполненные (1-4) и составить отчет по запланированной (5) лабораторным работам в соответствие с планом в тетрадях для лабораторных...		4 Химикус (Обучение с приключением) 2 Открытая физика. Часть (механика, механические колебания и волны, термодинамика и молекулярная физика)
	Учебно-воспитательной работе мбоу сош №159 с углубленным изучением... Мы рады приветствовать всех собравшихся в этом зале. Приветствуем всех, кто любит математику, кто учит математике, кто занимается...		Молекулярная физика. Тепловые явления Оформить выполненные (1-4) и составить отчет по запланированной (5) лабораторным работам в соответствие с планом в тетрадях для лабораторных...
	Учебник по физике. Представлены разделы физики в теории, примерах... Открытого колледжа" "Физика". Включает прекрасно иллюстрированный учебник "Открытая физика 5" (все разделы, от Механики до Физики...		Пояснительная записка Программа научно-технической направленности... Программа научно-технической направленности «Общая биология» рассчитана на учеников 9 – 11 классов школ с общим и углубленным изучением...
	Опорный конспект лекций. Молекулярная физика и термодинамика Методы оказания первой помощи лицам, пострадавшим в дорожно-транспортных происшествиях		Программа составлена для преподавания географии в моу «сош №26 г.... Сыктывкара с углубленным изучением отдельных предметов в 10 классах. Преподавание географии осуществляется на основе переработанной...
	Молекулярная физика и термодинамика лабораторная работа №5 энтропия Учитель. Дорогие ребята ! Я рада вас при­ветствовать на игре «Счастливый случай»!		Наименование издательство Министерства образования Российской Федерации программы по математике для школ (классов) с углубленным изучением математики (Программы...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... И. Н. Верещагиной для 7-го класса школ с углубленным изучением английского языка, лицеев, гимназий при учебной нагрузке 4 часа в...		Пояснительная записка Программа научно-технической направленности... Программа научно-технической направленности «Анатомия и физиология человека» рассчитана на учеников 9 – 11 классов школ с общим и...