Диффузия в газах

Ознакомьтесь с теорией в конспекте и учебнике (Савельев, т.1, §128, §130).

Выберите «Термодинамика и молекулярная физика», «Диффузия». Нажмите кнопку с изображением страницы во внутреннем окне. Прочитайте теорию и запишите необходимое в свой конспект лабораторной работы. Закройте окно теории, нажав кнопку с крестом в правом верхнем углу внутреннего окна.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

0. Знакомство с компьютерной моделью, описывающей диффузию молекул идеального газа

1. Экспериментальное подтверждение закона диффузии.

2. Экспериментальное определение средней скорости теплового движения частиц в данной модели.

МЕТОДИКА И ПОРЯДОК ИЗМЕРЕНИЙ

Внимательно рассмотрите рисунок.

Обратите внимание на 2 системы частиц, находящихся в начальный момент в левом (красные) и в правом (зеленые) объемах. Они абсолютно упруго сталкиваются друг с другом и со стенками сосуда. Количество частиц N₀ каждой компоненты равно 100 и данная система является хорошей “механической” моделью идеального газа.

Нажмите мышью кнопку «Старт» во внутреннем окне экрана.

В процессе исследований можно останавливать движение всех молекул (при нажатии кнопки «» сверху во внешнем окне) и получать как бы “мгновенные фотографии”. Для продолжения наблюдений надо нажать кнопку «», расположенную сверху во внешнем окне. Количество частиц подсчитывается автоматически и высвечивается над соответствующими столбиками. Для установки нового диаметра трубки надо нажать «»сверху во внешнем окне и кнопки «Старт» и «Выбор» внизу во внутреннем окне.

ИЗМЕРЕНИЯ:

ЭКСПЕРИМЕНТ. Исследование диффузии частиц через тонкую трубку, соединяющую два объема.

Нажмите кнопку <СТАРТ> и через t секунд после начала процесса нажмите кнопки «» сверху во внешнем окне. Результат запишите в таблицу 2. Нажмите кнопку «». Через t секунд, нажав «», получите еще одну “мгновенную фотографию” и запишите количество частиц.

Закончив измерения с данной трубкой, установите второе значение диаметра соединительной трубки d₂ из табл.1 и повторите измерения, записывая результат в таблицу 3, аналогичную табл.2.

ТАБЛИЦА 1. Значения диаметров соединительной трубки, длительности промежутка измерения и сорта частиц.

ОБРАЗЕЦ ТАБЛИЦ 2,3 для записи результатов:

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ И ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА:

0. Вычислите и запишите в таблицы все указанные значения.

1. Постройте на одном рисунке графики экспериментальных зависимостей

- = f(t) и, используя формулу D = , определите по графикам коэффициенты диффузии для каждого отверстия. Длину отверстия L_отв измерьте линейкой на экране монитора, объем сосуда V = 20 см³.

0. Найдите среднее значение коэффициента диффузии и, используя соотношение , найдите среднюю скорость теплового движения v_ср частиц (_ср = 2 см).

1. Сделайте выводы по графику и ответу. В выводе по ответу сравните полученное экспериментально значение v_ср с величиной скорости, оцененной «на глаз».