IV. Порядок выполнения работы.

1. Включить установку тумблером «Сеть».

2. Провести пробные включения цифрового секундомера. Для этого нажатием первой клавиши «MODE» перевести секундомер в режим работы, при котором наблюдается мигание надписей «SUN», «FRI», «SAT» в верхней части табло секундомера. После этого все цифровые индикаторы должны высвечивать цифру нуль.

3. Нажатием третьей клавиши «DATE /UP» запустить секундомер и, спустя малое время, нажатием той же клавиши остановить его.

4. Нажав вторую клавишу «AL-T /SET», обнулить показание секундомера.

5. Подготовить таблицу для записи результатов измерений (см. таблицу 1). Диапазон измерений секундомера 0–29 мин 59,99 с, температуры – 0–100 ⁰С.

Атмосферное давление: P₀ = 

Температура воздуха в лаборатории: Т = 

Таблица 1

№ изм.	n, дел.	h, м	τ, с
1
2
3
4
5

6. Повернуть тубус микроскопа «на себя» и установить его в положение, удобное для работы.

7. Отрегулировать яркость подсветки ручкой «Подсветка капилляра» на блоке приборов.

8. При помощи регулировочного винта добиться четкого изображения края капилляра. Установить край капилляра на нулевое деление шкалы микроскопа.

9. Вращая гайку перемещения узла капилляра, найти положение мениска воды. Сфокусировать микроскоп на мениске.

10. Наблюдать изменение уровня воды в трубке по движению мениска вдоль шкалы микроскопа. При достижении вершиной мениска большого деления шкалы измерить расстояние от края трубки до вершины мениска воды по шкале микроскопа в делениях (n) и в метрах (h), занести значения в таблицу 1. Данным значениям n и h соответствует начало отсчета времени: τ = 0. Включить секундомер.

11. Измерить время τ, за которое мениск смещается на n = 5 малых делений шкалы микроскопа. Записать значения n и τ в таблицу 1. Не обнуляя секундомер, продолжать измерения.

12. Сделать 5 измерений положения мениска. При выходе изображения мениска из поля зрения необходимо вращением гайки измерителя вернуть мениск в поле зрения.

13. Измерить температуру воздуха в рабочем элементе.

14. Установить регулятор подсветки капилляра в положение минимальной яркости, после чего выключить установку тумблером «Сеть».

VI. Обработка результатов измерений.

1. По данным таблицы 1 построить график n = f(τ), откладывая по оси ординат число делений n окулярной шкалы микроскопа, а по оси абсцисс – время τ. По нанесенным опытным точкам провести усредненную прямую и по ее наклону определить среднее значение Δn/Δτ. Умножая эту величину на цену деления окулярной шкалы, найти среднее значение скорости испарения жидкости из капилляра Δh/Δτ. Также по данным таблицы 1 определить среднее значение h.

2. Определить относительную влажность воздуха φ в аудитории по показаниям психрометра и таблице 2.

3. Давление насыщенного водяного пара определить из таблицы 3, где приведена зависимость давления Р_н и плотности ρ насыщенного водяного пара от температуры, а давление водяного пара Р₁ возле открытого конца трубки найти по значению относительной влажности φ (в процентах) в помещении лаборатории:

.

3. Используя найденные средние значения h и Δh/Δτ, по формуле (8) вычислить коэффициент взаимной диффузии воздуха и водяного пара, учитывая, что плотность воды ρ_ж = 10³ кг/м³, молярная масса воды M = 18 г/моль.

Таблица 2

Психрометрическая таблица относительной влажности воздуха

Показания сухого термо-метра, 0С	Разность показаний сухого и влажного термометров, 0С
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
12	100	89	78	68	57	48	38	29	20	11	-
14	100	90	79	70	60	51	42	33	25	17	9
16	100	90	81	71	62	54	45	37	30	22	15
18	100	91	82	73	64	56	48	41	34	26	20
20	100	91	83	74	66	59	51	44	37	30	24
22	100	92	83	76	68	61	54	47	40	34	28
24	100	92	84	77	69	62	56	49	43	37	31
26	100	92	85	78	71	64	58	50	45	40	34
28	100	93	85	78	72	65	59	53	48	42	37
30	100	93	86	79	73	67	61	55	50	44	39

Таблица 3

Зависимость давления Р_н и плотности ρ насыщенного водяного пара

от температуры

t, 0С	Рн, кПа	ρ, 10-3, кг/м3	t, 0С	Рн, кПа	ρ, 10-3, кг/м3
15	1,704	12,84	21	2,486	18,35
16	1,817	13,65	22	2,642	19,44
17	1,937	14,50	23	2,809	20,60
18	2,062	15,39	24	2,984	21,81
19	2,196	16,32	25	3,168	23,07
20	2,337	17,32	26	3,361	24,40

Контрольные вопросы

1. В чем заключается явление диффузии? Какая физическая величина переносится при диффузии?

2. Напишите формулу закона Фика и объясните физический смысл коэффициента диффузии.

3. Какое явление называется испарением жидкости? Как влияет состояние динамического равновесия жидкости и ее пара на процесс испарения жидкости?

4. Какой пар называется насыщенным? Что такое плотность насыщенного пара?

5. Что такое парциальное давление? Как можно определить давление смеси газов?

6. Что такое относительная влажность? Как можно измерить эту величину?

7. В чем заключается метод определения коэффициента взаимной диффузии воздуха и водяного пара по скорости испарения жидкости из капилляра?

8. Объясните, почему скорость диффузии много меньше тепловой скорости молекул.