12561

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПОТЕНЦИАЛОВ ЛЕННАРДА-ДЖОНСА ИЗ ВТОРОГО ВИРИАЛЬНОГО КОЭФФИЦИЕНТА

Лабораторная работа

Физика

ОТЧЕТ по лабораторной работе №6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПОТЕНЦИАЛОВ ЛЕННАРДАДЖОНСА ИЗ ВТОРОГО ВИРИАЛЬНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ВВЕДЕНИЕ В настоящей работе на основании исследования микроскопических свойств газа рассчитываются параметры потенциала ЛеннардаДжонса п...

Русский

2013-05-01

122 KB

4 чел.

ОТЧЕТ

по лабораторной работе №6

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПОТЕНЦИАЛОВ ЛЕННАРДА-ДЖОНСА ИЗ ВТОРОГО ВИРИАЛЬНОГО КОЭФФИЦИЕНТА

ВВЕДЕНИЕ

В настоящей работе на основании исследования микроскопических свойств газа рассчитываются параметры потенциала Леннарда-Джонса, применяемого в классических и квантово-механических расчетах при изучении свойств газов и жидкостей.

 ТЕОРИЯ

Силы взаимодействия молекул, в существенной мере определяющие все равновесные и неравновесные свойства газов и жидкостей, можно условно разделить на короткодействующие и дальнодействующие. Короткодействующие силы являются силами отталкивания, а различные составляющие дальнодействующих сил изменяются обратно пропорционально различным степеням межмолекулярного расстояния и являются силами притяжения.  

Точный вид потенциала взаимодействия конкретных молекул не может быть получен теоретически. Простое и реальное приближение для φ(r) сферических неполярных молекул дает формула:

,       (1)

называемая часто потенциалом Леннарда-Джонса.

Для описания плотных газов, было предложено уравнение состояния, учитывающее отклонение газа от идеального, в виде рядя по степеням плотности:

.

Такая форма уравнения называется вириальной, а коэффициенты В(Т), С(Т) и т.д. называются вириальными. Их можно определить, измеряя значения p, υ, T газа.

Для второго вириального коэффициента в статистической физике имеется следующее выражение в безразмерной форме с использованием потенциала Леннарда-Джонса:

(2)

,                (3)

где N – число частиц в киломоле.  

 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Принципиальная схема экспериментальной установки

Рис. 1

Б – баллон с СО2; Г – LO – генератор; Е – емкость с маслом; К – плунжерный компенсатор; Мi – пружинные манометры; П – пьезометр с емкостным сильфонным датчиком перемещения; Тм – термометры ртутные; Тс - термостат; ЧМ – частотомер электронносчетный; Ш – штуцер для вакуумирования системы перед заполнением маслом и сброса газа в атмосферу после опыта; 1-6 – вентили.

Рисунок 1 – Принципиальная схема экспериментальной установки

Экспериментальная установка состоит из пьезометра постоянного объема, системы напуска газа и измерения давления, гидравлической системы переменного объема, системы термостатирования и измерения температуры.

 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

3.1 Задание.

3.1.1 Измерить давление CO2 в интервале температур от 450C до 800C с шагом через 5 градусов.

3.1.2 С привлечением опытных данных рассчитать потенциальные параметры  и .

3.1.3 Результаты измерений и расчетов представить в отчете.

 ОПЫТНЫЕ ДАННЫЕ И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

4.1 ОПЫТНЫЕ ДАННЫЕ

tкомн=19,10C ; Pатм= 730 мм.рт.ст. = 0.0981 МПа

кГц         кГц

Поправку к температуре вычисляем по формуле  , где =(–35) 0C

Аппроксимация паспортной градуировки манометра М3 (№43848)

( кгс/см2)

Результаты измерений приведены в таблице.

Таблица 1

Опытные данные

t’,

0С

,

0C

t,

0С

T,

K

Показания манометра М3

P=P’+Pатм,

МПа

дел.

кгс/см2

P’,МПа

50

0,073

50,073

323,0732

165

16,3

1,609746

1,70787

55

0,113

55,113

328,1136

167

16,5

1,630031

1,728155

60

0,162

60,162

333,162

170

16,7

1,650316

1,74844

65

0,218

65,218

338,2184

172

17

1,680743

1,778867

70

0,283

70,283

343,2828

175

17,2

1,701028

1,799152

75

0,355

75,355

348,3552

178

17,5

1,731455

1,829579

80

0,436

80,436

353,4356

181

17,8

1,761882

1,860006

4.2 Обработка результатов измерений

При обработке полученных результатов методом наименьших квадратов используется функция вида P = +  T . В результате обработки получены значения коэффициентов:

=0,0838;

=0,0477;

=0,00501;

=0,00005.

. ОПЫТНЫЕ ДАННЫЕ И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

4.1. ОПЫТНЫЕ ДАННЫЕ

Результаты измерений приведены в таблице.

Опытные данные.

Таблица.


4.2. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

=(132)*10-9

/k/k=-(133)*10

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей работе нами были определены коэффициенты потенциала Леннарда-Джонса из второго вириального коэффициента. Аппроксимированная линейная функция P=f(T) была получена в результате интерполяции экспериментальных точек.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

60283. Державні і народні символи України, та їх історичне походження 60 KB
  Мета. Ознайомити дітей з національними та народними символами України; формувати національну свідомість школярів; виховувати почуття любові до своєї землі; виховувати патріотів рідної держави, повагу до її символів, розширювати пізнавальні інтереси школярів.
60284. Внеклассное мероприятие: За здоровый образ жизни 159.5 KB
  Цель: научить детей вести здоровый образ жизни Задачи: пропаганда здорового образа жизни; закрепление знаний правил личной гигиены; развитие общей культуры личности учащихся, расширение кругозора...
60285. Свято «У чистій воді риби багато, у доброзичливої людини друзів багато» 141.5 KB
  Мета: шляхом створення психологічних ситуацій вибору підвести учнів з мовленевими вадами до розуміння важливості взаємодопомоги в колективі; сприяти створенню дружнього дитячого колективу, виховувати чемне ставлення учнів одне до одного.
60286. Урок мужества: «Эхо победы» 108 KB
  Выходит 1 группа детей: Отгремели давно залпы наших орудий А в воронке от бомбы трава мурава Но войну не забыли суровые люди И смеются сквозь слезы Ведь память жива Они помнят походы и дальние страны И простые от сердца народа слова.
60287. Корисні і шкідливі звички 54 KB
  Мета: Поглибити знання учнів про корисні та шкідливі звички; виховувати негативне ставлення до шкідливих звичок бажання вести здоровий спосіб життя. Є звички – квітки звички як дуби є гарні звички звички є погані.
60288. ДО СВИДАНИЯ, ОСЕНЬ! 65 KB
  Отгадать загадку просит: Кто художник этот 1 Кто сегодня в парке нашем Листья красками раскрасил И кружит их с веток сносит Это наступила осень 2 От дождя деревья мокнут Лужи всё никак не сохнут.
60289. Сценарій математичного свята “Веселі змагання” 172.5 KB
  Діти ви захочете допомогти принцесі і визволити її з полону Для цього треба розв’язати математичні завдання. А на дверях 10 замків щоб зняти замки треба їх розкодувати а для цього – розв’язати певні завдання.
60290. Класифікація та причини виникнення надзвичайних ситуацій мирного часу 99 KB
  Надзвичайні ситуації природного характеру розрізняють на: ситуації 1 Геологічного походження землетруси обвали природного 2 Мете реологічного смерчі бурі урагани зливи ожеледь морози характеру...
60291. ПОЭЗИЯ И РУССКИЙ РОМАНС (А. ФЕТ и Ф. ТЮТЧЕВ) 6.03 MB
  Стоит учесть, что лирика не терпит аналитического препарирования. Многие старшеклассники иронично относятся к открытому проявлению эмоций, стесняются проявить их. А уж русский романс они вообще не знают.