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

16 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

21744. Организация производства подготовительных забоев 22 KB
  Время в течении которого выполняются все процессы проходческого цикла составляют продолжительность цикла. Процессы проходческого цикла могут выполняться последовательно или параллельно. При 2 способе продолжительность проходческого цикла сокращается и скорость в единицу времени повышается.
21745. Графики организации работ в подготовительных забоях 23 KB
  Анализ технологической проходки позволяет по ряду признаков классифицировать их на группы: по способу механизации проходческих работ графики делятся на: графики с применением БВР; графики с применением проходческих комбайнов; по степени совмещения отдельных процессов во времени: с последовательным выполнением основных процессов; с частичным совмещением; степень совмещения процессов во времени характеризуется коэффициентом совмещения равным отношению суммарной продолжительности полного проходческого цикла с учетом совмещенных...
21746. Методика проектирования организации работ в подготовительном забое 33.5 KB
  Методика зависит от необходимой величины суточного подвигания забоя выработки. Различают два случая суточного подвигания забоя выработки величина суточного подвигания забоя выработки задана величина суточного подвигания забоя выработки определяется как возможная в данных условиях. Методика проектирования организации работ в подготовительном забое в случае если величина суточного подвигания забоя выработки задана состоит из следующих пунктов Выбор технологической схемы проведения проходческих работ способа механизации отдельных...
21747. Обслуживание рабочих мест 23.5 KB
  Различают рабочие места: стационарные полустационарные подвижные Особенность горного производства: рабочие места подвижные и протяжённые. Организация рабочего места включает их планировку и оснастку. Правильное планирование заключается в приспособлении рабочего места средств труда и производственной среды к возможностям человека. Под технологической оснасткой понимают обеспечение рабочего места исправным производственным оборудованием и инструментом.
21748. Передовые методы организации работ по добыче полезного ископаемого 66 KB
  Структура рабочих мест на участке: начальник участка – 1 чел.; заместитель начальника участка – 1 чел.; геолог – 1 чел.; маркшейдер – 1 чел.
21750. Организация и планирование ремонта оборудования 24 KB
  Основными задачами ремонтных работ на шахте являются: обеспечение безаварийной и безопасной работы оборудования; сохранности состояния устойчивой работоспособности; продление срока службы оборудования; увеличение производительности и степени использования оборудования во времени срок службы и производительность оборудования должны соответствовать расчетным. Ремонтные работы и обслуживание должны быть организованы так чтобы они обеспечивали квалифицированный уход за оборудованием в процессе эксплуатации а также систематический осмотр и...
21751. Системы и виды ремонта шахтного оборудования 25.5 KB
  Эта система представляет собой комплекс циклически повторяющихся технических и организационных мероприятий предусматривающих проведение запланированных профилактических работ по осмотру уходу и надзору с устранением встречающихся неисправностей а также ремонтов частично или полностью восстанавливающих работоспособность оборудования. Профилактические работы составляют сущность технического обслуживания оборудования и транспортных средств между ремонтами. Ремонт оборудования кроме стационарных установок должен сводиться к...
21752. Ремонтные нормативы и графики плановых осмотров и ремонта оборудования 22.5 KB
  Непосредственными ремонтными нормативами являются: длительность ремонтного цикла межремонтные периоды продолжительность простоя в ремонте структура ремонтного цикла. Длительность ремонтного цикла – это промежуток времени в часах между двумя плановокапитальными ремонтами. Структура ремонтного цикла – это определенная схема чередования видов ремонта на протяжении ремонтного цикла. Структура ремонтного цикла строится на основе группировки деталей и узлов по срокам их службы износостойкости.