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

35598. Геологическая деятельность человека 30 KB
  Геология сегодня это фундаментальная наука. Геология это наука о Земле. Геология разделяется на теоретическую и практическую.
35599. Геологическая деятельность озер и болот 17.94 KB
  Источниками питания озер служат атмосферные воды поверхностный сток и подземная разгрузка водоносных горизонтов; Основную массу воды в озера поставляют реки. По величине озера сильно различаются. Существенно различаются озера по глубине солености воды и т. По этому признаку выделяются озера экзогенные происхождение которых связано с поверхностными факторами и эндогенные появление которых обусловлено поверхностным проявлением глубинных факторов.
35600. Тектонические движения 15.19 KB
  Хайн разделил все тектонические движения по уровню их зарождения в земном шаре. Он все тектонические движения разделил на: 1 Общие колебания в ядре Земли; 2 Сверхглубинные движения в нижней мантии; 3 Глубинные движения в верхней мантии в результате физикохимических процессов; 4 Коровые движения производные от глубинных движений делятся на складчатые и разрывные; 5 Покровные поверхностные возникают в результате перетока пластичных масс или гравитационного соскальзывания крупных пластин осадочного чехла что приводит к образованию...
35601. Понятие о геосинклиналях 15.47 KB
  В начальных стадиях развития Геосинклиналей преобладает погружение всей зоны и накопление внутри нее мощных толщ преимущественно обломочных и нередко основных эффузивных пород. В дальнейшем процессе развития Геосинклиналей усиливается интрузивная деятельность а в отдельных местах происходит образование складок завершающееся поднятием а затем новым погружением этих участков что обусловливает перерывы в осадконакоплении в различных местах. Заключительные этапы развития Геосинклиналей связаны с усилением складкообразования и обычно с...
35602. Этапы развития земной коры 15.45 KB
  Важным фактором развития Земли на этом этапе и несколько позднее по аналогии с Луной принимается предполагаемая метеоритная бомбардировка спровоцировавшая разогрев и интенсивный базальтовый вулканизм. На этом этапе развития началось расслоение Земли на оболочки ядро внутреннее и возможно внешнее мантию кору и атмосферу. Раннеархейский этап 4035 млрд.
35603. Ответы к зачету по геологии 113.87 KB
  Кювье применили палеонтологические методы определения возраста горных пород что позволило установить основные этапы развития Земли и земной коры. Основу геологических знаний дают полевые исследования местности где изучаются геологические породы особенности залегания слоев и геологических тел которые можно изучить в естественных обнажениях шурфах и искусственных карьерах. В витринах к данным стендам представлены образцы разнообразных микроразрывов зеркал скольжения кливажа складок разной формы различных пород. По занимаемому в составе...