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

48180. Введение в теорию массовых информационных процессов 1.2 MB
  Информация неразрывно связана с материей и энергией, - фундаментальными категориями бытия. Всякая материя есть «уплотнённая» энергия, а энергия есть проявление материи1; всякая информация не существует сама по себе – она хранится на материальных носителях, передаётся путём излучения энергии
48181. Психологія. Скорочений конспект лекцій 309.5 KB
  Опанування людини знаннями відбувалося з давніх часів. психологія значно розширила сферу своїх досліджень і почала вивчати діяльність людини несвідомі процеси зберігши при цьому колишню назву. Інші психічні явища необхідні для того щоб управляти вчинками і діями людини регулювати процес спілкування це психічні достатки особлива характеристика психічної діяльності за деякий відрізок часу і психічні властивості найбільш стійкі і значимі психічні якості людини його особливості. Спостереження це метод за допомогою якого пізнаються...
48183. Психологія конфлікту. Курс лекцій 343 KB
  Об'єктом комплексного аналізу науки постають конфлікти в цілому з усіма їх базовими ознаками, елементами та принципами розвитку; специфічною стороною об'єкта конфліктології є та сфера суспільного життя (буття, особи), в якій виникає конфлікт, адже це первинно визначає його характер (економічний, соціальний, етнічний, культурний, юридичний тощо)
48184. Основы системного использования ЭВМ. Работа с системой MathCAD 581.5 KB
  Работа с системой MthCD Пекунов В. В настоящее время существуют универсальные математические пакеты например MthCD MtLB Mthemtic позволяющие оперативно решать такие задачи. При этом система MthCD выгодно отличается простотой освоения возможностями ввода и редактирования формул в естественной для человека форме имеет достаточную мощность для большинства инженерных расчетов. Курс содержит сведения позволяющие освоить основные возможности системы MthCD: решение систем линейных и нелинейных уравнений; работу с последовательностями;...
48185. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ 187.5 KB
  Итого внеоборотных активов 100 100 Доля в общих активах 007 014 Структура оборотных активов Незавершенное производство 1162 6 авансы поставщикам 48 18 производственные запасы и МБП 208 142 готовая продукция и товары 206 525 дебиторская задолженность счета к получению 108 85 Денежные средства 172 4 прочие текущие активы 14 13 ===Итого оборотных активов 100 100 Доля в общих активах 9993 9986 Структура инвестированного капитала Уставный капитал 043 01 Накопленный капитал 9957 999 Долгосрочные...
48186. Регіональна геологія. Конспект лекцій 4.83 MB
  Використовуючи історико-геологічний принцип в структурі континентальної літосфери виділяються області давніх докембрійських і молодих епігерцинських платформ байкальські каледонські герцинські складчасті споруди мезозойські параплатформи тобто області близькі до платформ кайнозойські складчасті споруди сучасні геосинкліналі області епіплатформового орогенезу тощо. Сюди відносяться Східноєвропейська Сибірська Індостанська Китайська платформи Євроазіатського континенту АфриканоАравійська Австралійська Північноамериканська та...
48187. Регионализация международных отношений 100 KB
  Современный мир не ограничивается реальным географическим пространством он стал многомерным. Политологи делают упор на распространение демократических институтов. Формирование единого мирового пространства на принципах европейского Просвещения оказалось в качестве основной приманки для бездумной советской интеллигенции сыгравшей роль разрушителя отечественного социокультурного пространства. В реальной действительности процесс глобализации идет по пути интернационализации элит формирования мирового клуба избранных преимущественно из...