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

22 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

16430. Применение стандартных функций MS Excel для решения задач статистики 72 KB
  Применение стандартных функций MS Excel для решения задач статистики СОДЕРЖАНИЕ Применение стандартных функций MS Excel для решения задач статистики. Ввод исходных данных. Вычисления размаха вариации оценки среднего среднеквадратичного отклонения и дисперсии...
16431. ВСТРОЕННЫЕ ФУНКЦИИ EXCEL. СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ 60.5 KB
  ТЕМА №3: ВСТРОЕННЫЕ ФУНКЦИИ EXCEL. СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ Цель работы: научиться работать с Мастером функций проводить анализ данных . Содержание работы: 1. Использование Мастера функций. 2. Анализ статистических данных. 3. Инструменты пакета анализа. Методические рек...
16432. Excel. Исследование мастера функций. Логическая функция Если 71 KB
  Тема Excel. Исследование мастера функций. Логическая функция Если 1. Цель работы: Создание приложения с использованием логической функции Если. 2. Теоретические основы: В предыдущей лабораторной работе мы исследовали работу с мастером ...
16433. Вычисление с помощью функций 56 KB
  Тема Вычисление с помощью функций Лабораторная работа Вопросы к лабораторному занятию Понятие функции Средства Excel для ввода функций Логическая функция ЕСЛИ 1. Методические рекомендации В Excel имеется большое количество встроенных функций. Функц
16434. ФОРМАТИРОВАНИЕ ЯЧЕЕК. РАБОТА С МАСТЕРОМ ФУНКЦИЙ 103 KB
  ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА Тема: ФОРМАТИРОВАНИЕ ЯЧЕЕК. РАБОТА С МАСТЕРОМ ФУНКЦИЙ. Вызвать Microsoft Excel. На первом листе создать таблицу Таблицу №1: ФИО История Химия Физика Гео...
16435. Компьютерные преступления 384.5 KB
  В работе рассматриваются некоторые вопросы правовой регламентации ответственности за преступления в сфере информационных технологий в уголовных законодательствах ряда зарубежных государств
16436. Организованная преступность Уральского региона (история и современность). Учебное пособие 396.5 KB
  Г.А. Пантюхина Организованная преступность Уральского региона история и современность Учебное пособие В учебном пособии рассматриваются вопросы криминологокриминалистической характеристики предупреждения организованной преступности Уральского региона. Д
16437. Подозрение в уголовном процессе России 297.5 KB
  И.А. Пантелеев подозрение в уголовном процессе России Учебное пособие В пособии рассматриваются вопросы о понятии подозрения его месте и роли в уголовном процессе. Проанализирован ряд наиболее актуальных проблем связанных с уголовнопроцессуальной деятельно...
16438. Кредитные организации в России, правовой аспект 3.03 MB
  Кредитные организации в России: правовой аспект Предисловие В предлагаемой читателю работе рассматриваются правовые вопросы организации и деятельности кредитных организаций. Анализируется соотношение понятий банковское законодательство и банковское пра