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

58709. Урок української літератури з використанням відеозаписів та особистісно орієнтованих технологій 59.5 KB
  Обладнання: портрети Сковороди книжки з його творами відеофільм Григорій Сковорода збірка Сад божественних пісень підручник. Де і коли народився Григорій Сковорода У Чорнухах на Полтавщині 3 грудня 1722 р. Сковорода Хто були його батьки...
58710. Клуб веселых математиков 39.5 KB
  Цель: обобщать и систематизировать знания по математике. Задачи: познакомить с различными видами задач по математике; развивать логическое мышление, внимание, память, наблюдательность, творческие способности...
58711. Здоровые дети – в здоровой семье 49.5 KB
  Оборудование Экран мультимедийный проектор ноутбук Набор цветных кружков красный желтый зеленый для каждого учащегося Ход мероприятия Слайд 1 Всем известно и понятно Что здоровым быть приятно. Слайд 2 Добрый день ребята.
58712. Поговорим об этикете 14.5 KB
  Цели: формирование у школьников этической культуры, дружелюбия и вежливости,уважения и чуткости по отношению к другим людям. Оборудование: сигнальные карточки - синего и красного цветов, иллюстрации.
58713. Умеем ли мы правильно питаться 39.5 KB
  Здравствуйте ребята А вы знаете что когда человек говорит слово здравствуйте он желает человеку здоровья. Помидоры Учитель: Кто догадался о чем пойдет речь на уроке ответы детей Верно ребята мы будем говорить о пользе продуктов.
58714. Національно-визвольна війна українського народу проти Речі Посполитої у 1648-1657 рр. Відродження української держави 71 KB
  Мета: Повторити й узагальнити вивчений матеріал з теми за схемою: передумови - хід подій – результати та змагання з метою систематизації набутих знань. Виховувати у учнів інтерес до навчання, почуття справжнього патріотизму і любові до своєї Вітчизни.
58716. Движение тела, брошенного под углом к горизонту 57 KB
  Цели урока. дидактическая: познакомить учащихся с особенностями движение тела, брошенного под углом к горизонту, а также с математическим описанием этого движения; развивающая: развивать образное мышление, качество речи, показать связь физических законов и явлений с математическими выражениями.
58717. Деловая графика. Построение диаграмм и графиков в среде табличного процессора 9.99 MB
  Практическое применение изучаемого материала - связь учебного материала со спортивной деятельностью училища «Школы здоровья ВПУ №64»; создание проблемной ситуации, для решения которой нужно усвоить новое; использование элементов игровой технологии.