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

53761. Дія тютюнового диму на психічний стан і настрій людини. Шкідливий вплив алкоголю і наркотиків 663.5 KB
  Формувати в учнів уявлення про корисні та шкідливі звички та їх вплив на здоровя про згубну дію на дитячий організм куріння вживання алкоголю наркотичних речовин поглиблювати знання учнів про права дитини; розвивати вміння відстоювати власні переконання оцінювати свої вчинки та приймати рішення відповідно до ситуації; формувати позитивну мотивацію на здоровий спосіб життя; виховувати почуття відповідальності за власну поведінку.
53762. Населення і політична карта Південної Америки 4.74 MB
  Мета уроку: сформувати в учнів уявлення про расовий склад населення Південної Америки та особливості формування його сучасного складу виявити закономірності в розміщенні населення на материку ознайомити учнів з політичною картою Південної Америки сформувати уявлення про найбільші держави Південної Америки; розвивати логічне мислення уяву память вміння порівнювати та аналізувати виділяти істотне та узагальнювати вміння працювати з ілюстраціями картами текстовим матеріалом підручника розвязувати кросворди складати схеми...
53763. Відлуння епох у музичному мистецтві 656 KB
  Виявлення особливостей та відмінностей академічної та розважальної музики за їх життєвим змістом та призначенням; пояснити визначення понять серйозна академічна легка музика токата; закріплення визначення понять стиль поліфонія фуга реалізм бароко класицизм романтизм імпресіонізм; Виховна : Виховувати любов до класичної музики; виховувати здатність співпереживати...
53764. Сучасні комп’ютери та їх застосування. Ознайомлення з “мишею” 1.69 MB
  Закріпити правила поведінки і безпеки життєдіяльності в компютерному класі. Ознайомити дітей зі сферами застосування сучасних компютерів. Стимулювати бажання учнів оволодівати компютерною грамотою.
53765. Образний зміст музики. Музичні символи України 624.5 KB
  Посміхнись до всіх навколо Добрий ранок люба школа І веселий той дзвінок Кличе всіх нас на урок Урок музики урок музики урок музики урок. Музики поза образів не існує. Слухання музики.