12562

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПОТЕНЦИАЛОВ ЛЕННАРДА-ДЖОНСА

Лабораторная работа

Физика

ОТЧЕТ по лабораторной работе №6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПОТЕНЦИАЛОВ ЛЕННАРДАДЖОНСА ВВЕДЕНИЕ В настоящей работе на основании исследования макроскопических свойств газа рассчитываются параметры потенциала ЛеннардаДжонса применяемого в классических и кванто

Русский

2013-05-01

422 KB

17 чел.

ОТЧЕТ

по лабораторной работе №6

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПОТЕНЦИАЛОВ ЛЕННАРДА-ДЖОНСА

ВВЕДЕНИЕ

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

. ТЕОРИЯ

Силы взаимодействия молекул, в существенной степени определяющие все равновесные и неравновесные свойства газов и жидкостей, можно условно разделить на короткодействущие и дальнодействующие.

Короткодействующие силы являются силами отталкивания. Их возникновение можно объяснить лишь в рамках квантовой механики. Различные составлящие дальнодействующих сил изменяются обратно пропорционально различным степеням межмолекулярного расстояния и являются силами притяжения.

В большинстве случаев удобнее пользоваться, потенциальной энергией взаимодействия φ(r) , чем силой взаимодействия F(r).

Точный  вид потенциала взаимодействия конкретных молекул пока не может быть получен теоретически.

Численные значения констант могут быть определены лишь из экспериментальных данных по какому-либо макроскопическому свойству газа. Тогда остальные свойства можно рассчитать по формулам кинетической теории газов.

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

         

. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Принципиальная схема экспериментальной установки

Б – баллон с CO2; Г – LG – генератор; Е – емкость с маслом; К – плунжерный компенсатор; М – манометры; П – пъезометр; Тм – термометры; Тс – термостат; ЧМ – частотомер электронный; Ш – штуцер для вакуумирования системы; 1-6 - вентили

Рис. 1

Экспериментальная установка,  схема которой представлена на рис. 1, состоит из пьезометра постоянного объема, системы напуска газа и измерения давления, гидравлической системы переменного объема, системы термостатирования и измерения температуры.

ПЬЕЗОМЕТР постоянного объема является наиболее важным узлом установки. Исследуемый газ находится во всрм объеме пьезометра, но занятом сильфоном. От системы напуска пьезометр отделяется вентилем 3. Сильфон, как и вся гидравлическая система, заполнен маслом и служит для передачи давления. Кроме того, он является чувствительным элементом датчика величины объема. Верхняя плоскость - крышка, припаянная к сильфону, и изолированный от корпуса неподвижный диск - образуют обкладки переменного конденсатора, включенного в колебательный контур  LC - генератора.

Увеличение частота генератора свидетельствует об увеличении расстояния между обкладками, т.е. об увеличении объема, заполненного газом, и уменьшении объема силъфона. Изменяя компенсатором давление в гидравлической системе, можно сохранять объем пьезометра постоянным, поддерживая нужную частоту генератора.

Начальная частота f0  является опорной для дальнейшего контроля с учетом ее некоторого уменьшения при повышении плотности, которая определяет диэлектрическую проницаемость газа и, следовательно, емкость конденсатора. Значение  f0  определяется после заполнения системы газом и поддерживается все время эксперимента.

ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМА включает в себя компенсатор и манометр с пределом измерения 25 атмосфер. Вентиль 6 отделяет систему от емкости с маслом и открывается только тогда, когда давление газа и масла снижено до уровня атмосферного после окончания работы.

ТЕРМОСТАТИРОВАНИЕ пьезометра осуществляется в термостате, заполненном водой. Терморегулятором является контактный термометр, который позволяет поддерживать заданную температуру с точностью 0,05°С. Измерение температуры производится двумя ртутными термометрами с ценой деления 0,1°С и пределами измерений от О° до 50°С и от 50°С до 100°С.

. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

3.1. Задание

3.1.1. Измерить давление CO2 в интервале температур от комнатной до 80°C с шагом примерно через 10°C

3.1.2.  С привлечением опытных данных рассчитать потенциальные параметры ε/k и σ.

3.1.3. Результаты измерений и расчетов представить в ответе.


. ОПЫТНЫЕ ДАННЫЕ И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

4.1. ОПЫТНЫЕ ДАННЫЕ

Результаты измерений приведены в таблице.

Опытные данные.

Таблица.


4.2. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

=(-1.030.4)

=(21.41.0)*102

P=5283.24 (Па)

=517.47 (м3/кмоль)

A=6.88*1013

B=-33.28*109

=(-800.80.6)*108

/k/k=(2.330.09)10-7

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей работе нами были определены коэффициенты потенциала Леннарда-Джонса из второго вириального коэффициента. Полученные результаты слабо согласуются с теоретическими прогнозами из-за аварийного сбоя экспериментальной установки. Аппроксимированная линейная функция P=f(T) была получена в результате интерполяции экспериментальных точек.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

46723. История развития рекламы в России 27.54 KB
  Формы рекламы такие как этикетка. Золотой век фото рекламы в Р. относят новый вид фоторекламы это брошюры буклеты каталоги с использованием фотоснимков.
46724. Организационные структуры предприятий 27.73 KB
  Большую часть организационных структур механического бюрократического типа можно разделить на две категории: функциональные и дивизиональные структуры см. Этот вид структуры результат департаментации разделения управления на элементы отделы каждый из которых имеет свою определенную задачу в управлении то есть выполняет определенную функцию. Выделяют 4 принципа деления структуры предприятия: 1 функциональный исходя из функций образуют финансовое подразделение производственные подразделения отдел маркетинга и т.
46726. Литература 18 века 28 KB
  С последовательностью и разносторонностью ученого Радищев рассмотрел и подверг уничтожающей критике в Путешествии всю самодержавнокрепостническую общественную систему несущую народу горе. С присуще ему аналитической глубиной Радищев осветил связь таких явлений как падение нравственности народа и разврат верхов нижние заражаются от верхних а от них язва разврата достает и до деревень как взаимная зависимость самодержавия и церкви. Наблюдая вакханалию угнетения крестьянства видя моральную деградацию верхов Радищев находил...
46729. Exclamatory sentences 28 KB
  The main distinctive feature of this communicative type of sentence is a specific intonation; structurally it is variable