Вопросы к лабораторным работам по курсу физики

1
Вопросы к лабораторным работам по курсу физики
"Молекулярная физика и термодинамика" лаб. 1-330, 331
1.
2.
3.
1.
2.
3.
4.
5.
Лабораторная работа № 1-1 (ауд. 1-331) “Определение плотности
жидкости и твердых тел при помощи пикнометра” (33-12)
Вопросы к допуску:
В чем суть пикнометрического метода определения плотности.
Почему нужно вводить поправку при взвешивании в воздухе.
Физический смысл плотности.
Вопросы к защите:
Идеальный газ. Основное уравнение МКТ.
Вывод уравнения Клайперона − Менделеева.
Закон Авогадро. Закон Дальтона.
Изопроцессы. Уравнения изопроцессов. Графическое представление изопроцессов.
Термодинамическая температура, ее связь с кинетической энергией движения молекул.
Лабораторная работа № 1-4 (ауд. 1-331) “Определение молекулярной
массы и плотности газа методом откачки” (33-35)
Вопросы к допуску:
1. Молярная масса. Единица измерения молярной массы.
2. В чем заключается метод откачки для определения молярной массы газа.
3. Уравнение Клайперона − Менделеева.
1.
2.
3.
4.
5.
Вопросы к защите:
Идеальный газ. Основное уравнение МКТ.
Вывод уравнения Клайперона − Менделеева.
Закон Авогадро. Закон Дальтона.
Изопроцессы. Уравнения изопроцессов. Графическое представление изопроцессов.
Термодинамическая температура, ее связь с кинетической энергией движения молекул.
Лабораторная работа № 2-1, 2-1' (ауд. 1-331) “Определение
отношения теплоемкости газа при постоянном давлении к теплоемкости
при постоянном объеме методом Клемана – Дезорма” (33-41)
Вопросы к допуску:
1. Теплоемкость. Молярная теплоемкость.
2. Молярная теплоемкость газа при постоянном давлении и постоянном объеме.
3. Адиабатический процесс. Уравнение адиабатического процесса. Показатель адиабаты.
4. Гидростатическое давление.
Вопросы к защите:
1. Теплоемкость тела. Удельная и молярная теплоемкости вещества и связь между ними.
2. Молярные теплоемкости газа при постоянном давлении и постоянном объеме. Вывод
уравнения Майера.
3. Число степеней свободы. Закон Больцмана о равномерном распределении энергии по
степеням свободы молекул. Связь молярных теплоемкостей идеальных газов при
постоянном давлении и постоянном объеме с числом степеней свободы.
4. Адиабатический процесс. Вывод уравнения Пуассона. Адиабата. Показатель адиабаты.
5. Работа газа в адиабатическом процессе.
6. Внутренняя энергия идеального газа. Работа идеального газа.
7. Изохорный процесс. Изохоры. Молярная теплоемкость идеального газа в изохорном
процессе.
8. Первое начало термодинамики и его применение к изопроцессам.
2
Лабораторная работа № 2-2, 2-2’ (ауд. 1-330) «Определение скорости
звука и отношения теплоемкости газа при постоянном давлении к
теплоемкости при постоянном объеме методом акустического
резонанса» (33-41-1)
Вопросы к допуску:
1. Теплоемкость. Молярная теплоемкость.
2. Молярная теплоемкость газа при постоянном давлении и постоянном объеме. Число
степеней свободы.
4. Адиабатический процесс. Уравнение адиабатического процесса. Показатель адиабаты.
5. Резонанс.
6. Значение скорости звука в воздухе.
Вопросы к защите:
1. Первое начало термодинамики и его применение к изопроцессам.
2. Внутренняя энергия идеального газа.
3. Число степеней свободы. Закон Больцмана о равномерном распределении энергии по
степеням свободы молекул. Связь молярных теплоемкостей идеальных газов при
постоянном давлении и постоянном объеме с числом степеней свободы.
4. Адиабатический процесс. Вывод уравнения Пуассона. Адиабата. Показатель адиабаты.
5. Работа газа в адиабатическом процессе.
6. Как определяется длина звуковой волны в данном процессе?
7. Почему можно применить уравнение адиабатического процесса к газу, в котором
распространяется волна?
1.
2.
3.
4.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
1.
2.
3.
4.
1.
2.
3.
Лабораторная работа № 2-5 (ауд. 1-330) «Определение изменения
энтропии в реальных системах» (33-24)
Вопросы к допуску:
Энтропия. Аддитивное свойство энтропии.
Второе начало термодинамики и его физический смысл.
Закон возрастания энтропии (неравенство Клаузиуса).
Формула Больцмана. Физический смысл энтропии.
Вопросы к защите:
Приведенное количество теплоты.
Энтропия. Единицы измерения. Физический смысл.
Второе начало термодинамики (по Клаузиусу и Кельвину), его физический смысл. Закон
возрастания энтропии (неравенство Клаузиуса).
Микро- и макросостояния термодинамической системы. Статистический вес
макросостояния. Формула Больцмана. Физический смысл энтропии.
Третье начало термодинамики.
Цикл. Тепловая и холодильная машина, их принцип действия и КПД.
Цикл Карно. КПД цикла Карно. Теорема Карно.
Вывод теоремы Карно.
Лабораторная работа № 3-1 (ауд. 1-330) «Явление переноса.
Теплопроводность газа» (33-19)
Вопросы к допуску:
Физический смысл коэффициента теплопроводности. Единица измерения.
Теплопроводность. Уравнение теплопроводности.
Градиент температуры.
Какие величины необходимо определить экспериментально в работе для вычисления
коэффициента теплопроводности?
Вопросы к защите:
Сущность явления теплопроводности. Уравнение теплопроводности (уравнение Фурье).
Коэффициент теплопроводности. Формула для определения коэффициента
теплопроводности в молекулярно-кинетической теории.
От каких параметров (p, V, T) зависит коэффициент теплопроводности.
3
4. Что такое градиент температуры? Как он создается в данной работе.
Лабораторная работа № 4-1 (ауд. 1-330) «Вязкость жидкости.
Определение энергии активации» (33-22-1)
Лабораторная работа № 4-2 (ауд. 1-331) «Определение коэффициента
вязкости жидкости капиллярным вискозиметром» (33-22-2)
Вопросы к допуску:
1. Что называется коэффициентом вязкости? В каких единицах измеряется?
2. От чего зависит коэффициент вязкости жидкости?
3. Энергия активации.
Вопросы к защите:
1. Вязкость (внутреннее трение). Механизм ее возникновения.
2. Определение и физический смысл коэффициента динамической вязкости. От каких
параметров он зависит.
3. Закон Ньютона для внутреннего трения.
4. Строение жидкости. Энергия активации. Закон Пуазейля.
5. Длина свободного пробега молекулы. Динамическая и кинематическая вязкости, связь
между ними.
6. Число Рейнольдса. Ламинарное и турбулентное течение.
1.
2.
3.
4.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
1.
2.
3.
4.
1.
2.
3.
4.
5.
Лабораторная работа № 4-3 (ауд. 1-330) «Вязкость жидкости. Метод
Стокса» (33-22-3)
Вопросы к допуску:
Что называется коэффициентом вязкости? В каких единицах измеряется?
От чего зависит коэффициент вязкости жидкости?
Какие силы действуют на шарик, падающий в жидкости?
Каков характер движения шарика в вязкой жидкости?
Вопросы к защите:
Вязкость. Механизм ее возникновения.
Определение и физический смысл коэффициента вязкости. От каких параметров он
зависит.
Динамическая и кинематическая вязкости, связь между ними.
Строение жидкости. Энергия активации.
От чего зависит сила внутреннего трения между слоями жидкости? Закон Ньютона для
внутреннего трения.
Характер движения шарика в вязкой среде.
Вывод закона Ньютона из МКТ для внутреннего трения в газе.
Динамическая вязкость идеального газа.
Лабораторная работа № 4-4 «Определение коэффициента вязкости
воздуха капиллярным методом» (33-3)
Вопросы к допуску:
Что называется коэффициентом вязкости? В каких единицах измеряется?
От чего зависит коэффициент вязкости газов?
Длина свободного пробега молекулы.
В чем заключается капиллярный метод определения коэффициента вязкости газов?
Вопросы к защите:
Вязкость. Механизм ее возникновения.
Сила внутреннего трения между слоями газа. Закон Ньютона для внутреннего трения.
Вывод закона Ньютона на основе молекулярно-кинетической теории газа.
Коэффициент вязкости, его физический смысл. От каких параметров он зависит.
Средняя длина свободного пробега молекулы. Эффективное сечение молекулы. Связь
средней длины свободного пробега молекулы с ее эффективным сечением. От чего
зависит средняя длина свободного пробега молекулы.
4
6. Динамическая и кинематическая вязкости, связь между ними.
7. Закон Пуазейля.
8. Ламинарное и турбулентное течение. Число Рейнольдса.
Лабораторные работы № 5-1 «Зависимость поверхностного натяжения
водных растворов поверхностно-активных веществ от температуры»
(33-58)
№ 5-2 «Изучение зависимости коэффициента поверхностного натяжения
водных растворов поверхностно-активных веществ от концентрации»
(33-59)
№ 5-3 (ауд. 1-330) «Измерение размеров молекул» (33-60)
Вопросы к допуску:
1. Что называется коэффициентом поверхностного натяжения жидкости, единицы его
измерения.
2. От чего и как зависит коэффициент поверхностного натяжения?
3. Какие вещества называются поверхностно-активными?
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Вопросы к защите:
Механизм возникновения поверхностного натяжения. Направление силы поверхностного
натяжения.
Физический смысл коэффициента поверхностного натяжения (2 формулировки). От
каких параметров он зависит.
Смачивание (причина возникновения). Краевой угол. Поверхностно-активные вещества.
Капиллярные явления. Добавочное давление под искривленной поверхностью жидкости.
Уравнение Лапласа.
Вывод формулы высоты поднятия жидкости в капилляре.
Почему капля малого объема принимает сферическую форму?
Почему с увеличением температуры коэффициент поверхностного натяжения
уменьшается?
Лабораторная работа № 6-1 (ауд. 1-331) «Определение коэффициента
диффузии паров воды в воздухе методом горизонтальной трубки» (332)
Вопросы к допуску:
1. Диффузия и причины ее возникновения.
2. Коэффициент диффузии, его физический смысл.
3. Экспериментальное значение коэффициента диффузии для воздуха.
Вопросы к защите:
Понятие диффузии и причины ее возникновения. Виды диффузии.
Поток массы. Плотность потока массы. Закон Фика.
Физический смысл градиента. Градиент плотности и концентрации.
Вывод уравнения Фика на основе молекулярно-кинетической теории газа.
Коэффициент диффузии. Физический смысл коэффициента диффузии. От каких величин
он зависит?
6. Вывод расчетной формулы.
1.
2.
3.
4.
5.
1.
2.
1.
2.
Литература для подготовки к лабораторным работам:
Основная:
Курс лекций по физике.
Методические пособия для выполнения лабораторных работ.
Дополнительная:
Савельев И. В. Курс общей физики, Т. 1.
Трофимова Т.И. Курс физики // М. – Высшая школа. – 1994.