دانلود تحقیق آزمایشگاه فیزیک

/7/86 ساعت: 15:30-14
نام گروه آزمایش: گروه 1؛ مهدی سلیمانی، محمد زراعتکار، نادر جمشیدی، ولی ا...

باغچقی.

موضوع آزمایش: آشنایی با کولیس و ریزسنج.

وسایل و مواد آزمایش: کولیس، ریزسنج، قطعه ای برای اندازه گیری.

تئوری آزمایش:
شرح ساختمان کولیس: کولیس از دو قسمت ثابت و متحرک تشکیل شده است که قسمت ثابت آن یک خط کش مدرج منتهی به فک ثابت است و قسمت متحرک شامل کشویی است که خک متحرک و همچنین و ورنیه روی آن قرار دارد.

برای کم کردن لقی و همچنین محکم کردن خک متحرک در محل دلخواه از ضامنی که روی کشو نصب شده است استفاده می گردد.

در بعضی از کولیس ها جهت ثابت کردن خک متحرک از یک پیچ محکم کننده استفاده می کنند.

در پاره ای از کولیس به قسمت متحرک، زبانه ای جهت اندازه گیری عمق، متصل شده است.

ورینه: تقسیمات روی کشوی کولیس را ورینه می گویند.

به وسیله ورینه امکان خواندن کسری از تقسیمات اصلی خط کش امکان پذیر می گردد بدیهی است که دقت وسایل اندازه گیری مجهز به ورینه رابطه مستقیم با نحوه تقسیم بندی ورینه آنها دارد.

بعنوان مثال ورینه میلی متر در این نوع ورینه ها فاصله 9 میلی متر از تقسیمات اصلی خط کش را به 10 قسمت مساوی تقسیم نموده اند.

در نتیجه فاصله هر یک از تقسیمات ورینه به اندازه 9/0 میلیمتر خواهد بود و اختلاف هر یک از تقسیمات خط کش با تقسیمات ورینه که همان دقت کولیس است به اندازه 1/0 میلی متر می باشد.

در کولیس های جدید با دقت 1/0 میلی متر، برای کاهش خطای دید بجای 9 میلی متر، 19 میلی متر را روی ورینه به 10 قسمت مساوی تقسیم کرده اند.

در نتیجه فاصله هر یک از تقسیمات ورینه به اندازه 9/1 میلی متر بوده و اختلاف 2 میلی متر از تقسیمات اصلی خط کش با هر یک از تقسیمات ورینه میلی متر خواهد بود.

ریزسنج: وسیله ای است جهت اندازه گیری ضخامت های نسبتا کم مثل ضخامت یک ورق.

این وسیله از دقت زیادی نسبت به کولیس برخوردار است و از دو قسمت مدرج تشکیل شده است که یکی استوانه مدرج (کلاهک) و به 50 قسمت مساوی تقسیم شده است و روی بدنه (محور) اصلی که جغجقه بر روی آن سوار است و به صورت دوار می چرخد.

داده ها و اطلاعات آزمایش
این‌آزمایش در دو مرحله اندازه گیری صورت گرفت که در جدول زیر ثبت گردیده‌است.

وسیله ای مورد اندازه گیری کولیس 1/0 ریزسنج01/0
نفر اول نفر دوم نفر اول نفر دوم
میخ سوزنی - - 97/5 mm 97/5 mm
ورق کاغذ - - 08/0 mm 08/0 mm
تلق - - 14/0 mm 14/0 mm
قطر میله مسی 9/5 mm 9/5 mm 97/5 mm 97/5 mm
قطر میله فولادی 8/5 mm 8/5 mm 82/5 mm 82/5 mm
قطر میله باریک گیره 8/3 mm 7/3 mm 88/3 mm 88/3 mm
قطر خارجی لوله آزمایش 16 mm 16 mm 08/16 mm 08/16 mm
قطر داخلی لوله آزمایش 8/13 mm 8/13 mm - -
قطر داخلی پیچ گیره 6/10 mm 6/10 mm - -
عمق گیره 6/16 mm 6/16 mm - -

شرح آزمایش:
برای اندازه گیری با کولیس ابتدا دهانه ی آن را بیش از اندازه لازم باز کرده و سپس خک ثابت را به یک ضلع قطعه مورد نظر تکیه می دهیم.

حال خک متحرک را به آرامی به ضلع دیگر قطعه کار نزدیک می کنیم و اندازه آن را می خوانیم.

برای اندازه گیری با ریز سنج نیز به همین ترتیب عمل کرده، با این تفاوت که در ریزسنج برای حرکت دادن خک متحرک جغجقه را می چرخانیم.

برای خواندن اعداد اندازه به این ترتیب عمل می شود که اگر صفر ورینه در مقابل یکی از تقسیمات اصلی خط کش قرار گیرد، اندازه خوانده شده از خط کش اصلی، که در مقابل صفر یا جغجقه قرار دارد عددی صحیح بوده ونیاز به خواندن ورینه وجود ندارد و چنانچه صفر در مابین اعداد اصلی قرار گرفت، بایستی برای تعیین اندازه صحیح عدد اصلی خوانده و سپس خطی از تقسیمات ورینه و یا جغجقه را که در امتداد خطوط اصلی قرار دارد را مشخص کرده و در دقت وسیله اندازه گیری ضرب می کنیم و با عدد خوانده شده قبلی جمع می کنیم.

بدین ترتیب اندازه صحیح بدست می آید.

نکته: در اندازه گیری با کولیس باید از قسمت نوک خک های کولیس که تراش مشخص شده است اندازه گرفت تا با خطا مواجه نشویم.

نتیجه آزمایش: وسیله هایی مانند کولیس و ریزسنج از دقت خوبی برخوردارند، از کولیس می توان برای اندازه گیری قطعات تا حدود cm 20 استفاده کرد و ریزسنج برای ورقه های نازک بیشتر کاربرد دارد.

از ریزسنج می توان در کارهای ظریف استفاده کرد و از کولیس برای قطعات مدلسازی و ریخته گری ماشین آلات و ....

استفاده می شود.

کولیس وسیله اندازه گیری تقریبا کامل است که از آن برای اندازه گیری عمق، طول و قطر داخلی اجسام استفاده می شود و دامنه کاربرد آن نسبت به ریزسنج بیشتر است.

نظر دانشجویان: 1- با خواندن صحیح اعداد در خطای آزمایش تاثیر داشته و باید نحوه خواندن اعداد به صورت عمود بر سطح مدرج شده باشد تا با خطای کمتری همراه باشد.

2- نمونه ای که اندازه گیری می شود باید کاملا تمیز باشد تا چیزی مانع چسبیدن خک های وسیل اندازه گیری به قطعه کار نباشد.

3- از فشار آوردن بیش از حد به کولیس یا هر وسیله اندازه گیری مشابه آن باید خودداری کرد تا با این کار هم عمر مفید ابزار افزایش یابد و هم اندازه گرفته شده صحیح و بدون خطا باشد.

آزمایش 2 تاریخ 15/7/86 ساعت : 15:30-14 نام گروه آزمایش: گروه 1 مهدی‌سلیمانی، محمد زراعتکار، نادر جمشیدی، ولی‌ا...

وسایل‌و مواد آزمایش: ترازو- بشر- استوانه مدرج- کولیس- ریزسنج- نخ- گوی فلزی- سنگ.

عنوان آزمایش: تعیین چگالی اجسام متفاوت.

شرح آزمایش: هر ماده خالص را می توان به وسیله مجموعه ای از ثابت های فیزیکی مانند دمای ذوب، دمای انجماد، دمای جوش چگالی، ضریب شکست نور و ...

از سایر مواد خالص متمایز کرد.

یکی از مهمترین ثابت های فیزیکی «چگالی» است.

تعیین چگالی مایع: بالن یا استوانه مدرجی را کاملا بشویید و با جریان هوا خشک کنید.

سپس آن را با دقت 01/0 گرم وزن کره تعداد آن را یادداشت نماییم.

به وسیله قیفی کوچک، در این بالن تا خط نشانه آب مقطر بریزید در صورت استفاده از استوانه مدرج حجم میعنی از آب مقطر بردارید.

بالن یا استوانه پر شده از آب را بطور دقیق وزن کره مقدار آن را یادداشت نمایید.

وزن بالن یا استوانه خشک گرم وزن بالن یا استوانه + وزن آب گرم وزن آب خالص گرم حجم مایع برای حجم بالن یا حجم آب موجود در استوانه چگالی v چگالی تعیین چگالی جامدها اگر جامدی دارای شکل هندسی مشخص باشد حجم آن را با اندازه گیری ابعاد بلور محاسبه می کنند و وزن آن را از طریق توزین بدست می آورند.

سپس با توجه به رابطه چگالی آن را تعیین می کنند، چنانچه جسم جامد مانند فلز آلومینیوم یا روی دانه ای یا منگنز دی اکسید، شکل هندسی مشخص نداشته باشد چگالی جسم را از این روش بدست می آورند.

تعیین چگالی موادی که در آب حل نمی شوند: تعیین حجم جامدی که در آب حل نمی شوند به طور غیر مستقیم و طبق قانون ارشمیدس صورت می گیرد.

1- استوانه تمیز و خشک را وزن کرده و سپس آن را به وسیله قطره چکان از آب مقطر تا انطباق سطح مقعر آب بر یکی از خط های درجه بندی استوانه، مثلا در مقابل عدد () پر نمایید.

(در صورت وجود قطره های آب روی جدار لوله بالای خط نشانه آن قطره ها را با کاغذ صافی خشک کنید) و مجددا استوانه را وزن کنید و وزن آن را (گرم) یاداشت نمایید.

2- روی یا آلومینیوم دانه ای (جسم جامدی که شکل هندسی خالصی نداشته باشد) را به آرامی و بطور مایل در استوانه وارد کنید.

با انگشت به استوانه مدرج ضربه بزنید تا حباب های هوا خارج شود.

انضمامی جدید آب را روی درجه بندی استوانه بخوانید.

در این حالت حجم آن را یادداشت نمایید و مجددا استوانه و محتویات آن را به طور دقیق وزن کنید.

وزن استوانه خالی + حجم معین آب گرم وزن استوانه + حجم آب سپس از اضافه شدن سنگ یا جسم با شکل هندسی نامنظم گرم حجم آب در استوانه حجم آب پس از اضافه کردن نمک یا حجم با شکل هندسی نامنظم وزن فلز گرم حجم فلز چگالی فلز تذکر: اگر جسم مورد نظر در آب انحلال پذیر باشد می توان از محلول های دیگری نظیر نفت، الکل و ...

استفاده کرد.

شرح کار و نحوه آزمایش: ابتدا جر هر یک از اجسام را با استفاده از ترازو بدست آورده و پس از جرم نمودن نوبت به تعیین حجم آنها می رسد.

اگر جسم از شکل هندسی منظمی برخوردار بود از ضوابط ریاضی حجم آنها محاسبه شده و اگر جسم دارای شکل هندسی خالص نباشد با قرار دادن آن روی آب و با توجه به افزایش سطح آب نسبت به سطح اولیه با حجم جسم از رابطه : حجم آب اولیه موجود در استوانه - حجم آب موجود در استوانه به همراه جسم = حجم جسم بدست می آوریم.

پس یادداشت جر و حجم هر یک از اجسام چگالی آنها از رابطه بدست می آوریم.

داده ها و محاسبات آزمایش: چگالی آزمایش 3 : 2/08/86 ساعت: 15:30-14 نام گروه آزمایش: گروه 1؛ مهدی سلیمانی، محمد زراعتکار، نادر جمشیدی، ولی ا...

وسایل و مواد آزمایش: دستگاه ضریب انبساط طولی، چراغ گاز آزمایشگاهی، سه پایه فلزی، مثلث نسوز، میله آهنی، میله آلومینیومی.

عنوان آزمایش: محاسبه ضریب انبساط طولی.

هدف از آزمایش: بررسی و محاسبه ضریب انبساط خطی فلزات از تجربی (آزمایش) و مقایسه آن با عدد واقعی (تئوری) این ضریب.

تئوری آزمایش: هرگاه به ماده ای انرژی گرمایی داده می شود، بر اثر این انرژی مولکولهای جسم دارای ارتعاش می شوند و این ارتعاش موجب می شود جسم تغییراتی نسبت به حالت قبلی خود بکند، که موجب افزایش حجم و یا طول قطعات می شود.

انبساط اجسام در همه جهات انجام می گیرد.

ما در این آزمایش انبساط خطی اجسام را مد نظر قرار داده ایم.

ضریب انبساط خطی (طولی) : اندازه انبساط یکای طول m1 ، وقتی که دمای آن افزایش یابد و یکای آن یا است.

: طول اولیه فلز، : طول ثانویه فلز، : دمای اولیه داخل لوله، : دمای ثانویه داخل لوله، : اختلاف دما، : اختلاف طول، : ضریب انبساط خطی عدد میکرومتر قبل از حرارت- عدد میکرومتر بعد از حرارت برابر است.

لازم به ذکر است که ضریب انبساط خطی (طولی) فلز به جنس فلز بستگی دارد ولی برای هر فلزی مقدار ثابتی است.

شرح آزمایش: ابتدا طول اولیه میله و دمای اولیه داخل لوله را اندازه گیری می کنیم.

سپس پیچ میکرومتر باید باز شود، در مرحله بعد داخل ارلن (RNL) آب می ریزیم و آب را حرارت داده تا جوش آمده و بخار کند.

بجار حاصل به داخل لوله آزمایش هدایت می شود و موجب گرم شدن میله فلزی می شود.

سپس بدست می آید و میکرومتر را مجددا می بندیم و اندازه طول ثانویه را بدست می آوریم و سپس عددهای اندازه گیری شده را داخل فرمول گذاشته و ضریب انبساط خطی بدست می آید.

داده ها و اطلاعات آزمایش: اختلاف دما اختلاف طول دمای ثانویه طول ثانیه دمای اولیه طول اولیه نتیجه گیری: ضریب انبساط خطی فلز آهن (Fe) که ما در اینجا آزمایش کردیم بدست آمده است که با ضریب واقعی (مطلق) آهن برابر است پس میزان خطا در این آزمایش تقریبا صفر است.

اعداد بدست آمده از آزمایشات دیگر دانشجویان که با فلز آلومینیوم انجام داده اند را با حاصل کار خود مقایسه نمودیم.

نتیجه این شد که ضریب انبساط طولی آلومینیوم (AL) از فلز آهن بیشتر است.

نظر دانشجویان: 1- بجای استفاده از یک میله تقریبا 50 سانتیمتری بهتر است از یک میله به طول واحد 1 متر استفاده شود تا درصد خطا کاهش یابد.

2- ضریب انبساط خطی واقعی مربوط به آهن خالص است که در تئوری بدست آمده و این جوابی را که ما در این آزمایش بدست آورده ایم مشخصا مربوط به یک آهن خالص نیست.

پس می توان این آزمایش را نیز با خطای اندک در نظر گرفت.

نیز احتمال وجود خطا در خواندن اعداد بسیار است.

پس باید اعداد به دقت خوانده شوند.

آزمایش 4 : 9/08/86 ساعت: 15:30-14 نام گروه آزمایش: گروه 1؛ مهدی سلیمانی، محمد زراعتکار، نادر جمشیدی، ولی ا...

عنوان آزمایش: اندازه گیری ظرفیت گرمایی (کالریمتر) گرماسنج هدف از انجام آزمایش: تعیین کردن مقدار گرمایی که لازم است تا دمای یک جسم مانند آب را تا یک درجه سانتیگراد افزایش دهیم.

وسایل و مواد آزمایش: کالریمتر با گرماسنج فلزی- دماسنج- ترازو- شعله گازی- بشر- مقداری آب.

تئوری آزمایش: مقدار گرمای لازم برای افزایش یک درجه سانتیگراد از هر جسمی را ظرفیت حرارتی آن جسم نامیده و با نمایش می دهند.

با این توصیف مطرح می شود که مقدار حرارت لازم برای آن که درجه حرارت دو جسم با جرم های مساوی (ولی از جنس متفاوت) به یک اندازه افزوده شده یکسان نیست.

مثلا برای آن که kg30 آلومینیوم از به برسد حدودا 5/6 کیلوکالری حرارت نیازمند است.

اگر Q مقدار گرمایی باشد که بتواند درجه حرارت جسم را به اندازه بالا ببرد، داریم: واحدهای ظرفیت گرمایی گرمای ویژه آب واحد ظرفیت گرمایی برابر در SI و در Cgs می باشد که برای تبدیل آن باید محاسبات زیر را انجام داد.

دمای تعادل: اگر n جسم در تماس با یکدیگر قرار بگیرند (با دماهای متفاوت) بین آنها گرما مبادله می شود و پس از مدتی به یک دمای مشترک می رسند که به آن دمای تعادل می گویند.

شرح انجام آزمایش: ابتدا مقداری آب سرد به جرم و مقداری آب گرم به جرم که دمای آب سرد و آب گرم تهیه کرده این و آن را درون کالریمتر ریختیم سپس دمای آب را در زمان های مختلف بوسیله دماسنج اندازه گرفتیم تا جایی که با گذشت زمان دمای آب تغییر نکرده و به دمای تعادل رسید.

در نهایت اعداد بدست آمده را در جدول گذاشته و محاسبات را انجام می دهیم.

آزمایش 5 : 23/7/86 ساعت: 15:30-14 نام گروه آزمایش: گروه 1؛ مهدی سلیمانی، محمد زراعتکار، نادر جمشیدی، ولی ا...

عنوان آزمایش: تعیین گرمای ویژه یک جسم (نامشخص) وسایل و مواد آزمایش: کالریمتر- دماسنج- ترازو- بشر- شعله گاز- تکه فولاد و آلومینیوم.

هدف از انجام آزمایش: تعیین مقدار گرمای لازم برای افزایش از دمای gr 1 جسم و یا بدست آوردن گرمای ویژه آن جسم کلمه (C) است.

تئوری آزمایش: برای تعیین ظرفیت حرارتی اجسام، از ظرفیت حرارتی واحد جرم تحت عنوان گرمای ویژه استفاده می کنند و آن عبارت است از مقدار حرارت لازم برای افزایش یک درجه سانتیگراد بر هر گرم (یا کیلوگرم) از جسم که گرمای ویژه آن جسم نام دارد.

گرمای ویژه اجسام در درجه حرارتهای مختلف یکسان نیست.

به طوری که اندازه آن را تحت فشار ثابت و یا حجم ثابت در درجه حرارت های مختلف، و حالتهای فیزیکی متفاوت تعیین کرده و در جداولی درج کرده اند.

گرمای ویژه را با حروف (c) نمایش می دهند.

چون گرمای ویژه اجسام در درجه حرارتهای مختلف متفاوت است، لذا در محاسبات و حل مسائل، متوسطه (میانگین) آن را منظور می کنند.

گرمای ویژه متوسطه به صورت (C) مشخص می شود.

واحدهای گرمای ویژه: چون گرمای ویژه، مقدار حرارت لازم برای افزایش از جسمی به جرم واحد را مشخص می کند، لذا مقدار حرارت مورد نیاز برای افزایش درجه حرارت جسمی به اندازه و به جرم m ، برابر است با و با تعیین C خواهیم داشت: که به کمک آن می توان واحدهای گرمای ویژه را مشخص کرد که عبارتند از: فاصله درجات حرارتی سانتیگراد و کلوین یکسان است به همین دلیل در محاسبات، برای مشخص کردن مقدار گرمای ویژه به کار بردن واحد به جای (واحد گرمای ویژه در SI) معمول بوده و صحیح است.

در سیستم انگلیسی، واحد گرمای ویژه بر حسب بی.تی.یو به پوند درجه فاریت بیان می شود.

شرح انجام آزمایش: ابتدا جرم کالریمتر (m') را مشخص می کنیم، سپس مقداری آب در داخل آن ریخته و جرم مجموعه را نیز مشخص می کنیم، از تفاضل بین جرم کالریمتر و مجموعه جرم آب (m) بدست می آید.

مقداری آب به داخل بشر ریخته و فلز را نیز به داخل آن می اندازیم و روی شعله می گذاریم که دمای آن افزایش یابد تا جایی که با گذشت زمان دمای مجموعه یکسان بماند قبل از درآوردن فلز از داخل بشر دمای آب داخل کالریمتر را اندازه می‌گیریم.

سپس فلز را از داخل بشر با سرعت زیاد برداشته و داخل آب کالریمتر می اندازیم و به آرامی آب را به هم می زنیم با گذشت حدودا دو دقیقه دمای مجموعه را اندازه گیری می کنیم که همان دمای تعادل است.

در اینجا با مشخص کردن جرم فلز (m'') می توان گرمای ویژه (c) آن را حساب کرد.

(در این آزمایش دمای آب داخل کالریمتر یکسان است).

گرمای ویژه چند جسم: آزمایش 6 : 30/8/86 ساعت: 15:30-14 نام گروه آزمایش: گروه 1؛ مهدی سلیمانی، محمد زراعتکار، نادر جمشیدی، ولی ا...

عنوان آزمایش: تعیین گرمای نهان تبخیر (LV) وسایل و مواد آزمایش: گرماسنج- دماسنج- شعله- سه پایه فلزی و توری- ترازو- ارلن به همراه درپوش- شیلنگ.

تئوری آزمایش: مقدار گرمایی است که واحد جرم یک مایع می گیرد تا بدون افزایش دما در فشار ثابت به بخار تبدیل شود.

بنابراین برای تبخیر جرم m از یک مایع در نقطه جوش گرمای لازم برابر خواهد بود که ما در آن QV بر حسب m, Cal بر حسب کیلوگرم و LV بر حسب واضح است‌که با توجه به رابطه فوق یکاهای، همان یکاهای است.

مثلا گرمای نهان گرمای نهان تبخیر آب در فشار یک اتمسفر است.

شرح انجام آزمایش: ابتدا جرم گرماسنج که خشک است و چیزی داخل آن نیست را اندازه می گیریم.

بعد مقداری آب سرد بداخل آن ریخته و جرم آن را اندازه گیری می کنیم.

بعد از تفاضل جرم این دو جرم آب خالص بدست می آید.

سپس بعد از چند لحظه دمای تعادل آب و گرماسنج را اندازه می گیریم.

بعد بخار آب داخل ارلنی که روی شعله قرار می دهیم و آب آن می جوشد و توسط شیلنگی به داخل کالریمتر هدایت می کنیم.

پس از گذشت زمان دمای مجموعه را اندازه گیری می کنیم.

که همان دمای تعادل است.

بعد جرم این مجموعه را اندازه می گیریم و می توان جرم بخار وارد شده را نیز محاسبه کرد.

معادله و حالت تعادل: آزمایش 7: 7/9/86 ساعت 15:30-14 نام گروه آزمایش: گروه 1؛ مهدی سلیمانی، محمد زراعتکار، نادر جمشیدی، ولی ا...

عنوان آزمایش: تعیین گرمای نهان ذوب یخ () وسایل و مواد آزمایش: گرماسنج- مشعل- دماسنج- یک تکه یخ.

هدف از انجام آزمایش: تعیین مقدار گرمای لازم بریا m کیلوگرم یخ.

تئوری آزمایش: گرمای نهان ذوب یخ :مقدار گرمایی است که واحد جرم یک جسم جامد می‌گیرد تا بدون تغییر دما و فشار در نقطه ذوب خود از جامد به مایع تبدیل شود.

بنابراین برای ذوب جسمی به جرم m مقدار گرمای لازم برابر خواهد بود با .

با یکاهای قابل اندازه گیری است.

مثلا گرمای ویژه نهان ذوب یخ در فشار 1 اتمسفر برابر است با یا است.

ذوب معمولا با افزایش حجم همراه است به استثناء موادی که حالات انبساط غیر عادی دارند مانند یخ، چدن، نقره، بیسموت و ...

.

شرح انجام آزمایش: در داخل کالریمتر سینی آب با دمای مشخص می ریزیم یک تکه یخ صفر درجه با جرم مشخص را داخل آن می اندازیم.

به اندازه ای صبر می کنیم تا تمام یخ موجود در گرماسنج ذوب شود و دمای آن به تعادل برسد.

این تعادل بین آب، یخ (که ذوب شده است) و گرماسنج است.

سپس با مطلوع بودن دمای تعادل می توان گرمای نهان ذوب یخ را محاسبه کرد.

شرط تعادل گرمایی: داده و محاسبات آزمایش: جرم کالریمتر جرم کالریکتر به همراه آب جرم کالریمتر به همراه آب و یخ جرم یخ جرم آب سرد A ظرفیت گرمایی گرماسنج دمای یخ دمای آب دمای تعادل گرمای نهان ویژه ذوب یخ خلاصه آزمایش: در مورد علل خطاها نیز می توان این چنین نوشت: 1- استفاده از ابزار خراب و نادرست.

2- نداشتن اطلاعات کافی از ابزار و وسایل آزمایشگاهی.

3- نداشتن اطلاعات در مورد نحوه انجام آزمایش.

4- اشتباه دانشجو در ثبت جرمها و دماها.

نتیجه گیری: از این آزمایش نتیجه می گیریم که هر جسم جامد هنگام ذوب شدن نیاز به دمایی دارد که این دما همان گرمای نهان ویژه ذوب است.

آزمایش8 : 21/9/86 ساعت 15:30-14 نام گروه آزمایش: گروه 1؛ مهدی سلیمانی، محمد زراعتکار، نادر جمشیدی، ولی ا...

موضوع آزمایش: مدرج کردن دماسنج به روش سیلسیوس.

وسایل و مواد آزمایش: بشر- دماسنج بدون تقسیم بندی- یخ خالص- دستگاه تولید بخار یا آب جوش- شعله گاز- سه پایه فلزی- توری فلزی.

تئوری آزمایش: برای مشخص کردن نقطه ثابت پایینی دماسنج، یک لوله آزمایش بسیار نازک یا در انتهای آن مخزن جیوه یا الکل است را انتخاب می کنیم.

همانطور که می دانیم مایعات در اثر گرما حجمشان افزایش یافته در نتیجه در هنگام گرم شدن ارتفاع جیوه در لوله آزمایش بالا می رود.

البته باید سطح آن نیز زیاد شود اما جنس لوله طوری است که انبساط سطحی آن ناچیز است و افزایش حجم بیشترین تاثیر را بر روی ارتفاع دارد.

لوله محتوی جیوه را داخل تکه های یخ در حال ذوب قرار می دهیم به طوری که از یخ ها آب می چکد چند دقیقه دیگر تا جیوه در لوله ثابت بماند سپس این نقطه را با ماژیک علامت می گذاریم.

این نقطه همان نقطه پایین دماسنج یعنی صفر باشد.

برای تعیین نقطه ثابت بالایی دماسنج را در محوطه بخار یک ظرف خالص پر از آب جوش آویزان می کنیم مشاهده می شود که ارتباع جیوه در لوله بالا می رود و تا جایی که دیگر تغییر نکند این نقطه همان نقطه جوش آب است که برابر 100 می باشد این نقطه را نیز علامت می گذاریم.

چرا باید نقطه جوش آب خالص در فشار atm 1 باشد؟

چون فشار باعث بالا رفتن نقطه جوش می شود.

چرا نقطه ذوب یخ خالص در فشار atm 1 باشد؟

همانطور که فشار بر روی نقطه جوش آب تاثیر می گذارد بر روی نقطه ذوب یخ خالص نیز تاثیر می گذارد.

خلاصه های آزمایش: 1- عدم صحت و سلامت ابزار آزمایشگاهی 2- احتمال اشتباه دانشجو در خواندن اعداد و علامت گذاری.

آزمایش9 : 21/9/86 15:30-14 نام گروه آزمایش: گروه 1؛ مهدی سلیمانی، محمد زراعتکار، نادر جمشیدی، ولی ا...

عنوان آزمایش: تعیین گرمای ویژه مایع به روش سرد کردن وسایل و مواد آزمایش: بشر- لوله آزمایش- دماسنج- شعله گاز- توری نسوز- کرنومتر- آب الکل- سرپایه فلزی تئوری آزمایش: طبق قانون نیوتون، میزان اتلاف حرارت در یک جسم مستقیما متناسب است با درجه حرارت جسم و محیط (یا به عبارتی تفاوت دمای جسم و محیط) و همچنین این اتلاف حرارت به سطح جسم بستگی دارد قانون نیوتون را با فرمول مقابل می توان نشان داد.

ملاحظه می شود که دمای جسم که در حال سرد شدن است تابع لگاریتمی از زمان می باشد می توان به وسیله آزمایش منحنی فوق را برای یک جسم پیدا کرد برای تعیین گرمای ویژه یک مایع به روش سرد کردن به دو طریق می توان عمل نمود.

الف) اگر جرم دو مایع گرمای ویژه آنها باشد برای اینکه گرمای دو ظرف از درجه حرارت به برسد، هر یک به ترتیب و گرما از دست می دهد و اگر زمانی باشد که در طول آن به ترتیب مایع اولی و دمی از درجه به برسند مشروط بر اینکه سطح تتماس دو تابع و محیط تماس یکسان باشند بنا به قانون نیوتون رابطه زیر برقرار است: و ب) اگر منحنی سرد شدن دو مایع را به وسیله آزمایش رسم کنیم و در یک درجه حرارت خطی مواردی محور زان رسم کنیم تا منحنی ها را در نقاط Q,P قطع نماید.

گرمای ویژه از رابطه زیر بدست می آید: که و به ترتیب ضریب زاویه های خطوط مماس بر منحنی بر نقاط Q,P هستند اگر یکی از دو مایع آب باشد بوده و به سادگی می توان را محاسبه کرد حال اگر از نقاط Q,P دو خط به موازات محور دما رسم کنیم تا محور زمان را در زمان های قطع نماید با معلوم بودن رابطه به کمک رابطه (1) می توان را به سادگی بدست آورد و نتیجه اینکه به طریق قبل گفته شد مقایسه کرد.

شرح کار و نحوه انجام آزمایش: لوله های آزمایش را خشک کرده هر یک را جداگانه توزین کنید.

برای خشک کردن لوله ها بهتر است آنها را با مقداری الکل شس و در مسیر جریان هوا قرار دهید.

در یکی آب و در دیگری مایع مورد آزمایش (الکل) به ارتفاع مساوی بریزید و دوباره آنها را وزن کنید از نظر توزین لوله آزمایش محتوی مایع اشکال دارد بهتر است هر یک از لوله های آزمایش و بشر را با هم وزن کنید.

تا وزن آب و مایع بدست آید، سپس دو لوله آزمایش را مطابق شکل در بشر قرار دهید و آن را به وسیله گیره با پایه ای محکم کنید.

برای جلوگیری از شکست لوله ها سعی کنید که گیره ها مستقیما با لوله تماس پیدا نکند برای این کار می توانید از مقداری کاغذ استفاده کنید و در هر لوله یک ترمومتر قرار دهید.

آب داخل بشر را به وسیله چراغ گرم کنید و با هم زن آن را بهم بزنید تا دماسنج یک دما مثلا 46 را نشان دهند در این موقع مایع را یادداشت کنید.

موقعی که تغییرات درجه حرارت کم است می توان فاصله زمانی خواندن دماسنج را زیاد کرد.

دماسنج ها را آویزان کنید به طوری که با بدنه لوله ها تماس نداشته باشند در بشر آن قدر آب بریزید تا دو مایع در آب قرار گیرند.

آب داخل بشر برسد (حداکثر 46) دقت کنید.

دماسنج ها باید یک درجه حرارت را نشان دهند.

نتیجه اندازه گیری را در جدول در یک دستگاه مختصات منحنی سرد شدن دو مایع را رسم کنید با ذکر مقیاس و واحد (با توجه به آنچه که گفته شد گرمای ویژه الکل را هم از طریق رسم مماس بر منحنی ها رابطه 3) و هم با استفاده از رابطه (1) بدست آورده و نتایج را با هم مقایسه می کنیم.

داده ها و اطلاعات آزمایش: آزمایش10 : تاریخ 28/9/86 ساعت 15:30-14 نام گروه آزمایش: گروه 1؛ مهدی سلیمانی، محمد زراعتکار، نادر جمشیدی، ولی ا...

موضوع آزمایش: اندازه گیری ضریب انبساط حجمی مایعات وسایل و مواد آزمایش: شیشه مخروطی کوچک مدرج- بشر- شعله و سه پایه- آب و ترازو.

ضریب انبساط حجمی (): بنابر تعریف اندازه تغییر حجم واحد حجم را به ازاء یک درجه حرارت را ضریب انبساط حجمی می گویند.

به عبارت دیگر ضریب انبساط حجمی هر جسم برابر است با خارج قسمت تغییر حجم نسبی بر تغییر دما dT یعنی یکای نیز و مشتق حجم نسبت به دما است.

نیز خود تابعی از دما و در دماهای مختلف ثابت نیست لذا برای گسترده محدودی از دما مقدار متوسط آن به صورت زیر تعریف می شود.

تذکر: از نقطه نظر کلی انبساط مایعات مشابه جامدات است اما ضریب آنها بزرگتر از ضریب انبساط جامدات است و ضمنا در مورد مایعات با توجه به اینکه خود ظرف هم انبساط می یابد می توان نوشت: ضریب انبساط ظرف- ضریب انبساط حقیقی مایع ضریب انبساط ظاهری مایع شرح آزمایش: ابتدا جرم پیکنومتر را اندازه گیری می کنیم، سپس پر از آب کرده و دوباره وزن می کنیم.

حجم پیکنومتر بر روی آن نوشته شده است که همان حجم آب است.

این آب در دمای ْ20 قرار ارد.

برای مشخص کردن میزان انبساط و تغییر جرم در دماهای مختلف آن را درون بشر پر از آب گذاشته و بشر را روی شعله قرار می دهیم.

در دماهای مختلف 30 ،60 ،90 جرم پیکنومتر را اندازه گیری می کنیم اختلاف جرم نشان دهنده منبسط شدن آب در دمای مختلف است که هر چه دما بیشتر باشد میزان انبساط هم به مراتب بیشتر خواهد بود و می توان با استفاده از این داده ها ضریب انبساط حجمی مایعات (آب) را محاسبه کرد.

آزمایش11 : تاریخ : 5/10/86 ساعت 15:30-14 نام گروه آزمایش: گروه 1؛ مهدی سلیمانی، محمد زراعتکار، نادر جمشیدی، ولی ا...

موضوع آزمایش: قانون بویل ماریوت وسایل و مواد آزمایش: دماسنج- ارلن- مشعل- خط کش- دستگاه تحقیق قانون عمومی گازها.

تئوری آزمایش: در دمای ثابت، فشار گاز با حجم گاز رابطه ای عکس دارند.

ثابت = T قانون بویل ماریوت گاز کامل: به گازی گفته می شود که مولکولهای آن بر یکدیگر تاثیر ندارند و معادله حالت آن به صورت می باشد و ویژگی های زیر است: 1- نیروی بین مولکولی یا انرژی پتانسیل مولکول های گاز صفر بوده و مولکولها فقط دارای انرژی جنبشی می باشند.

2- برخورد بین مولکولهای گاز کاملا الاستیک باشد.

3- توزیع سرعت مولکول مستقل از زمان باشد.

به عبارت دیگر در هر لحظه از زمان تعداد مولکولهایی از آن که سرعت مشخص دارند ثابت است.

قانون گازها: گاز کامل‌ایده‌ال: چگالی گاز کم فاصله مولکولها زیاد برهم کنش مولکولها کم.

1- اگر در ضمن یک تحول دمای جرم معینی از گاز ثابت بماند (یعنی دمای ابتدا و دمای انتهای تحول یکی باشد) تحول را ایزوترم و یا تکوما می گویند برای چنین تحولی خواهیم داشت: یعنی برای هر تحول ایزوترم گاز کامل حاصلضرب فشار در حجم گاز مقداریست ثابت.

2- اگر در ضمن یک تحول فشار معینی از گاز ثابت بماند تحول ایزوبار با تک فشار می گویند .

برای چنین تحولی داریم: مقدار ثابتو یا بطور کاملچون 3- اگر در ضمن تحول حجم، جرم معینی از گاز ثابت بماند تحول را ایزولوم یا تک حجم می گویند.

خواهیم داشت: مقدار ثابتو یا بطور کاملچون شرح آزمایش: ابتدا دو طرف ستون های جیوه هم سطح نموده و ارتفاع فضای خالی از جیوه که دارای یک گاز کامل است در ستون سمت چپ را اندازه می گیریم در حالت دوم بخار آب را از طریق شیلنگ رابط بین ارلن و دستگاه متصل کرده منتظر می مانیم تا حجم گاز درون ستون سمت چپ افزایش یافته و فشار کاهش یابد در این آزمایش اختلاف دو سطح ستون های جیوه را ثبت می کنیم.

در حالت بعدی ستون سمت راست را پایین آورده تا اختلافی بین دو سطح ستون جیوه برقرار شود.

بدیهی است که در این حالت هر چه میزان این اختلاف بیشتر باشد، با افزایش فشار و کاهش حجم روبه رو خواهیم شد.

با استفاده از قوانین شارل گیلوساک و بویل ماریوت تغییرات حجم فشار را در حالت های مختلف را می توانیم مشاهده کنیم.