В.А. Митрофанов
Лабораторные работы
по молекулярной физике
Методические указания
Рекомендовано
Научно-методическим советом университета
для студентов, обучающихся по направлению Физика
и специальностям Радиофизика и электроника,
Микроэлектроника и полупроводниковые приборы
Ярославль 2007
1
УДК 539.18/. <...> П.Г. Демидова
Митрофанов, В.А. Лабораторные работы по молекулярМ 67 ной физике: метод. указания / В.А. Митрофанов; Яросл. гос.
ун-т. <...> Методические указания содержат описания семи лабораторных работ, посвященных явлениям переноса в газах и
жидкостях, закономерностям броуновского движения, термодинамическим процессам, фазовым превращениям и поверхностным явлениям. <...> В них даются теоретические сведения, описания экспериментальных установок, методики измерений, развернутые задания по выполнению практической части работ и контрольные вопросы. <...> Систему единиц выбрать соразмерно масштабам изучаемых явле3
ний (зачастую удобнее пользоваться системой СГС, а не системой
СИ). <...> Лабораторная работа 1
Определение коэффициента
внутреннего трения и длины
свободного пробега молекул воздуха
Оборудование: аспиратор на штативе, вставка с капилляром,
жидкостный манометр, мерный цилиндр, секундомер. <...> Общие представления
Внутреннее трение (вязкость) в газах обусловлено переносом
импульса упорядоченного (макроскопического) движения, который
возникает благодаря хаотическому (тепловому) движению молекул. <...> Так появляется поток импульса, направленный в общем случае в сторону убывания скорости макроскопического движения. <...> Потоки частиц, пересекающих выделенную площадку S на
границе раздела слоёв за единицу времени, определяются выражениями
I1 = n + < v z+ > S , I 2 = n − < v z− > S ,
где n – объемная плотность частиц (концентрация), а значки + и –
относятся к молекулам первой и второй групп соответственно. <...> 4
В действительности скорость макроскопического движения
меняется в поперечном направлении непрерывно, и мы имеем
функцию u(z). <...> При <...>
Лабораторные_работы_по_молекулярной_физике__Методические_указания.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Кафедра общей и экспериментальной физики
В.А. Митрофанов
Лабораторные работы
по молекулярной физике
Методические указания
Рекомендовано
Научно-методическим советом университета
для студентов, обучающихся по направлению Физика
и специальностям Радиофизика и электроника,
Микроэлектроника и полупроводниковые приборы
Ярославль 2007
1
Стр.1
УДК 539.18/.19
ББК В 36я73
М 67
Рекомендовано
Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного издания. План 2007 года
Рецензент
кафедра общей и экспериментальной физики
Ярославского государственного университета им. П.Г. Демидова
Митрофанов, В.А. Лабораторные работы по молекулярМ
67
ной физике: метод. указания / В.А. Митрофанов; Яросл. гос.
ун-т. – Ярославль: ЯрГУ, 2007. – 67 с.
Методические указания содержат описания семи лабораторных
работ, посвященных явлениям переноса в газах и
жидкостях, закономерностям броуновского движения, термодинамическим
процессам, фазовым превращениям и поверхностным
явлениям. В них даются теоретические сведения,
описания экспериментальных установок, методики измерений,
развернутые задания по выполнению практической
части работ и контрольные вопросы.
Методические указания предназначены для студентов,
обучающихся по специальностям 010801 Радиофизика и
электроника, 010803 Микроэлектроника и полупроводниковые
приборы и направлению 010700 Физика (дисциплина
«Физический практикум», блок ЕН), очной формы обучения.
УДК
539.18/.19
ББК В 36я73
© Ярославский государственный университет, 2007
© В.А. Митрофанов, 2007
2
Стр.2
Содержание
Лабораторная работа 1. Определение коэффициента внутреннего
трения и длины свободного пробега молекул воздуха ......... 4
Лабораторная работа 2. Имитация броуновского движения,
проверка закона Эйнштейна, термометрия в системе
магнитных шариков ................................................................ 13
Лабораторная работа 3. Определение показателя адиабаты
методом Клемана и Дезорма .................................................. 22
Лабораторная работа 4. Изучение кривой равновесия жидкости и её
насыщенного пара ................................................................... 32
Лабораторная работа 5. Измерение коэффициента вязкости
жидкости методом Стокса ..................................................... 39
Лабораторная работа 6. Изучение температурной зависимости
коэффициента вязкости жидкости с помощью капиллярного
вискозиметра ........................................................................... 46
Лабораторная работа 7. Определение коэффициента
поверхностного натяжения жидкости методом отрыва
кольца ....................................................................................... 53
Приложения ......................................................................................... 60
66
Стр.66
В.А. Митрофанов
Лабораторные работы
по молекулярной физике
69
Стр.69