Измерение абсолютной влажности воздухаОборудование: психрометр (прилагается психрометрическая таблица и таблица зависимости давления насыщенного пара от температуры). Задание: Используя психрометр и таблицу со сведениями о зависимости давления насыщенного пара от температуры, определите относительную влажность воздуха. Содержание работы В работе измеряют относительную и абсолютную влажность воздуха с помощью психрометра. Психрометр Августа состоит из двух термометров, конец одного из них обернут полоской влажной ткани. Сухой термометр показывает температуру воздуха t сух. За счет испарения воды с ткани второй термометр охлаждается. При этом, чем меньше водяных паров в воздухе (низкая влажность), тем интенсивнее испарение, а значит, ниже температура влажного термометра t вл. Используя психрометрическую таблицу можно по значениям температур t сух и t вл определить относительную влажность φ. По определению
где р — давление водяного пара в воздухе; р 0 — давление насыщенного водяного пара при температуре t сух (определяется по таблице). Из формулы (1) находим абсолютную влажность р.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1. Смочить полоску ткани термометра водой и выждать установления температуры 15—20 мин. 2. Снять показания термометров t сух и t вл. 3. Вычислить разность показаний термометров. 4. Используя психрометрическую таблицу, определить относительную влажность φ. 5. Используя таблицу зависимости давления насыщенного пара от температуры, определить р 0. 6. Используя формулу (1), рассчитать абсолютную влажность р:
1. Какой пар называют насыщенным? 2. Почему водяной пар в воздухе обычно ненасыщенный? 3. Что называется относительной влажностью? ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОДУЛЯ УПРУГОСТИ РЕЗИНЫ ПРИ ДЕФОРМАЦИИ РАСТЯЖЕНИЯ Цель работы: ознакомиться с методами определения модуля упругости резины. Оборудование: резиновый шнур длиной 25—30 см, набор грузов по 0, 1 кг, штатив, линейка, штангенциркуль или микрометр. Задание: измерить диаметр капилляра и высоту подъема жидкости в капилляре и рассчитать коэффициент поверхностного натяжения. Содержание работы: Количественно деформацию сжатия или растяжения можно характеризовать величиной абсолютного удлинения Δ l, равной разности длин образца до растяжения l0 и после него l:
Абсолютное удлинение А/ при растяжении положительно, при сжатии оно имеет отрицательное значение. Отношение абсолютного удлинения Δ l к длине образцов при этом оказывается одинаковым для всех образцов. Его называют относительным удлинением ε:
Относительное удлинение — величина безразмерная. При расчете деформации удобнее пользоваться не величиной деформирующей силы, а величиной механического напряжения, равной отношению деформирующей силы к сечению образца:
Механическое напряжение, или просто напряжение, имеет такую же размерность, как и давление. Если после снятия напряжения форма тела восстанавливается, деформация называется упругой, если же форма не восстанавливается, деформация называется пластической. Для всех видов упругих деформаций справедлив закон Гука, согласно которому удлинение и укорочение (стержней, пружин), прогибы и сдвиги в различных телах пропорциональны деформирующим силам: F= - kx, где k — коэффициент пропорциональности, называется коэффициентом жесткости деформируемого тела (стержня, пружины и т. п.); х — величина деформации. При действии одинаковой силы F величина деформации x зависит не только от свойств материала, но и от геометрических размеров и формы конструкций. Как показывает эксперимент, при деформации растяжения величиной, однозначно характеризующей механические свойства материала (независимо от конструкции изготовленных из него деталей), является отношение относительного удлинения растягиваемого стержня ε к механическому напряжению σ. Величина этого отношения α, называемого коэффициентом упругости, при малых упругих деформациях (Δ l< < l0) одинакова для образцов любой формы и размеров, изготовленных из одного материала:
Полагая, что коэффициент α равен Н/м2, получим В технических расчетах обычно пользуются величиной, обратной коэффициенту упругости α, называемой модулем упругости или модулем Юнга Е:
Полагая Целью настоящей работы является определение модуля упругости резины при растяжении. Преобразовав выражение, получим:
Следовательно, для экспериментального определения модуля упругости нужно измерить деформирующую силу F, сечение образца S, его первоначальную длину l0 и абсолютное удлинение Δ l. Порядок выполнения работы 1. Укрепите резиновый шнур в штативе и подвесив его концу один груз m0 = 0, 1 кг, измерьте первоначальную длину шнура l0. 2. Измерьте с помощью штангенциркуля или микрометра толщину шнура и вычислите площадь его поперечного сечения S. 3. Подвешивая к шнуру грузы массой 0, 1 кг, 0, 2 кг, измерьте соответствующие абсолютные удлинения Δ l1, Δ l2, Δ l3 и вычислите относительные удлинения ε 1, ε 2, ε 3. 4. По результатам измерений вычислите модуль упругости резины Е и оцените погрешности эксперимента. 5. Результаты опытов занесите в отчетную таблицу. Контрольные вопросы 1. Каков физический смысл физический смысл модуля упругости? 2. Почему при измерениях нельзя допускать раскачивание груза подвешенного к шнуру? 3. Зависит ли модуль упругости от сечения образца и его длины? 4. Как влияет изменение температуры образца на величину модуля упругости? ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ Цель работы: ознакомиться с методами определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости. Оборудование: капиллярная трубка, штангенциркуль или микрометр, стальная линейка с миллиметровыми делениями, цилиндрический стакан с дистиллированной водой. Задание: измерить диаметр капилляра и высоту подъема жидкости в капилляре и рассчитать коэффициент поверхностного натяжения. Содержание работы: Высота подъема уровня смачивающей жидкости в капилляре h определяется коэффициентом поверхностного натяжения σ, плотностью жидкости ρ и радиусом капилляра R:
где g — ускорение свободного падения. Из этого выражения следует, что коэффициент поверхностного натяжения жидкости можно определить, измерив высоту подъема жидкости h в капилляре известного радиуса R:
В настоящей работе предлагается определить коэффициент поверхностного натяжения дистиллированной воды с помощью капиллярной стеклянной трубки. Для получения результатов, близких к табличным, капиллярные трубки перед измерениями должны быть промыты спиртом. Диаметр капилляра можно измерить, используя куски металлической проволоки различного диаметра. Поочередно вдвигая их концы в капилляр, можно выбрать ту, диаметр которой равен диаметру капилляра. Диаметр проволоки можно измерить штангенциркулем или микрометром. Расчет погрешностей в этой работе можно произвести по формуле оценки, погрешностей результатов опыта:
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1. Проведите измерения диаметра капилляра. 2. Опустите капилляр в сосуд с водой и измерьте линейкой высоту подъема уровня воды в капилляре.
3. Вычислите коэффициент поверхностного натяжения воды. 4. Повторите измерения и вычисления несколько раз. Найдите среднее значение коэффициента поверхностного натяжения. 5. Оцените погрешности при определении плотности вещества в данной работе.
Результаты измерений и вычислений занесите в отчетную таблицу. Контрольный вопрос 1. Изменится ли высота поднятия уровня воды в капилляре при изменении температуры?
|
(1)
. Следовательно, коэффициент упругости численно равен относительному удлинению при напряжении в 1 Н/м2.
, получим σ =Е. Следовательно модуль упругости Е численно равен напряжению, при котором образец растягивался бы вдвое (Δ l=l0). Нужно отметить, что все материалы, кроме резины, разрушаются задолго до того, как удвоят свою длину.
