Вказівки до виконання роботи. 1. Переконайтеся у цілості усіх з’єднувальних шлангів та надійності їх кріплення до балону з газом та комірки Джоуля-Томсона.

1. Переконайтеся у цілості усіх з’єднувальних шлангів та надійності їх кріплення до балону з газом та комірки Джоуля-Томсона.

2. Перекрийте випускні клапани балона і редуктора, обертаючи їх маховики за годинниковою стрілкою. Регулятор редуктора встановіть у положення “перекрито” обертанням його маховика проти годинникової стрілки. При цьому всі манометри (два на редукторі – великого і малого тиску, один на комірці Джоуля-Томсона) повинні показувати нульовий тиск.

3. Перевірте підключення датчиків температури до чотирьохканального вимірювача температури. Датчик 9, що вимірює температуру газу у вхідній частині комірки Джоуля-Томсона, підключається до першого каналу вимірювача, датчик 10 із вихідної частини комірки – до другого.

4. Приблизно за 30 хв. до початку експерименту включіть вимірювач температури, щоб позбавитись температурного дрейфу.

5. Перемикаючи режими роботи вимірювача температури, переконайтесь, що температура кожного датчика близька до кімнатної, а їх різниця не перевищує 0,1…0,3К. Установіть такий режим, щоб один з індикаторів вимірювача температури показував температуру у вхідній частині комірки Джоуля-Томсона, а другий – різницю температур газу по рідні боки дроселя.

6. Відкрийте випускний клапан балона обертанням його маховика проти годинникової стрілки. При цьому манометр високого тиску на редукторі повинен показати тиск близько 50 атм.

7. Обертаючи маховик регулятора редуктора за годинниковою стрілкою, встановіть на його манометрі низького тиску 2…3 атм.

8. Відкрийте випускний кран редуктора, обертаючи його маховик проти годинникової стрілки. При цьому стрілка манометра на комірці Джоуля-Томсона повинна відхилитися і з’явиться ледь чутне шипіння газу, що виходить з отвору на комірці. Увага ! Слідкуйте за тим, щоб манометр на комірці не показував більше 1 бара !

9. Обертаючи маховики регулятора і випускного крану на редукторі, змінюйте показання манометра комірки від 0 до 1 бара з кроком 0,1 бара, фіксуючи показання індикаторів вимірювача температури. Після зміни тиску значення температури фіксувати через час, не менший 5 хв., щоб забезпечити встановлення стаціонарної течії газу через комірку.

10. Результати вимірів занесіть у таблицю 5.1. Зверніть увагу, що диференціальний манометр показує тиск .

Таблиця 5.1. Експериментальні результати.

Газ 1
№	, бар	, Па	, К	, К
. . .
Газ 2
. . .

11. Перед тим, як вимкнути установку, перекрийте газові крани у такому порядку: спочатку на балоні за годинниковою стрілкою, потім на регуляторі редуктора проти годинникової стрілки і, нарешті, випускний кран редуктора за годинниковою стрілкою.

12. Під’єднайте шланг до редуктора балона з іншим газом і повністю повторіть процедуру вимірювань.

13. Побудуйте експериментальні залежності і з кута їх нахилу (5.11) знайдіть коефіцієнт Джоуля-Томсона для кожного з газів. При розрахунках врахувати, що 1 бар = 10⁵ Па, 1,013×10⁵ Па.

14. За формулою (5.22) і відомими даними таблиці 5.2 розрахуйте параметр Ван дер Ваальса для кожного газу.

15. За формулою (5.23) розрахуйте температуру інверсії для кожного газу.

16. За формулами (5.7)-(5.9) розрахуйте критичну температуру , критичний тиск , критичний об’єм для кожного газу.

17. Результатами операцій 13-16 доповніть таблицю 5.2.

18. Обрахуйте похибку вимірів.

Таблиця 5.2. Параметри досліджуваних газів

Газ	Азот (N2)	Вуглекислий газ (CO2)
Коефіцієнт Джоуля-Томсона, , К/Па
Молярна теплоємність , Дж/(моль×К)
Параметр Ван дер Ваальса , м3
Параметр Ван дер Ваальса , ???
Температура інверсії , К
Критична температура , К
Критичний тиск , Па
Критичний об’єм , м3

Контрольні запитання

1. Якісно поясніть сутність ефекту Джоуля-Томсона.

2. Який процес називається дроселюванням?

3. Що являється кількісною характеристикою ефекту Джоуля-Томсона?

4. За сталості якої фізичної величини відбувається ефект Джоуля-Томсона? Доведіть це.

5. Назвіть основні відмінності реального газу від ідеального. Який газ називається газом Ван дер Ваальса?

6. Запишіть рівняння Ван дер Ваальса. Поясніть фізичний зміст сталих Ван дер Ваальса.

7. Отримайте вираз для коефіцієнта Джоуля-Томсона.

8. Чи можна спостерігати ефект Джоуля-Томсона в ідеальних газах? Доведіть це.

9. Отримайте рівняння Ван дер Ваальса у зведених параметрах.

10. Що таке температура інверсії в ефекті Джоуля-Томсона?

11. Чому відбувається зміна знаку ефекту Джоуля-Томсона?

12. Яку сталу Ван дер Ваальса можна визначити з експериментальних даних лабораторної роботи і за яких умов?

13. Отримайте вираз для температури інверсії . Побудуйте криву інверсії у зведених параметрах , зведений об’єм.

Література

1. Булавін Л.А., Гаврюшенко Д.А., Сисоєв В.М. Молекулярна фізика. – К., Знання, 2006, – 567 с. – С.155-161.

2. Клим М.М., Якібчук П.М. Молекулярна фізика. – Львів, ЛНУ ім. І.Франка. – 2003. – 543 с. – С.343-356.

3. Шиманський Ю.І., Шиманська О.Т. Молекулярна фізика. – К., Києво-Могилянська академія. – 2007. – 462 с. – С.220-227.

4. Сивухин Д.В. Общий курс физики, Т.2: Термодинамика и молекулярная физика. – М.,1990. ???с. – С.???.

5. Кикоин А.К., Кикоин И.К. Молекулярная физика / Под ред. В.А. Григоровой. – М., ГИФМЛ, 1976. – 480с. – С.370-375.

6. Физический практикум / Под ред. В.И.Ивероновой. – М., вид ,1962. – ??? с.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 6