Правила з техніки безпеки

Частина досліджень, які проводяться на лабораторних заняттях, пов’язана із застосуванням електрики та напруги, що може зашкодити життю. Тому, виконуючи лабораторну роботу, необхідно дотримувати правил з техніки безпеки:

1. перед початком роботи необхідно ознайомитися з джерелами електропостачання, способами їх вмикання та вимикання;

2. перед початком роботи всі потенціометри вивести у крайнє ліве положення;

3. після складання схеми викладач або лаборант повинен її перевірити і дати дозвіл на вмикання джерел живлення;

4. забороняється торкатися руками контактів, які знаходяться під напругою; наявність напруги на контактах елементів схеми слід перевіряти тільки вимірювальним приладом;

5. всі зміни у схемі або усунення причин несправностей можна проводити тільки після її повного відключення від джерел живлення та під наглядом викладача або лаборанта;

6. після завершення вимірювань отримані результати слід показати викладачу і, отримавши дозвіл, вимкнути лабораторну установку.

Методика проведення лабораторних робіт

Лабораторні роботи виконуються бригадним методом згідно з індивідуальним графіком виконання лабораторних робіт, який складається на початку семестру.

На лабораторному занятті, що триває 4 години, студент виконує одну лабораторну роботу згідно з індивідуальним графіком виконання робіт. Виконання лабораторної роботи складається з трьох етапів: самостійної підготовки до виконання, саме виконання роботи та захисту.

1. «Підготовка» до виконання роботи (виконується студентом самостійно до початку лабораторного заняття) – 1 година:

• самостійне опрацювання теоретичної частини лабораторної роботи; опрацювання порядку виконання роботи та методики обробки результатів, техніки безпеки при виконанні даної лабораторної роботи – 0,5 години;

• письмова відповідь на контрольні питання, що містяться у методичних вказівках – 0,5 години.

2. «Виконання» роботи (виконується студентом у лабораторії протягом перших 2 годин лабораторного заняття):

• отримання «допуску» (студент має знати мету роботи, описати обладнання, порядок виконання роботи та обробки результатів вимірювань);

• виконання відповідних вимірювань на лабораторній установці;

• надання результатів вимірювань викладачу для перевірки для перевірки грамотності запису та реалістичності виміряних даних;

• обробка результатів вимірювань (розрахунок відповідних фізичних величин за експериментальними результатами, побудова графіків, розрахунок похибок тощо);

• оформлення звіту (заповнення таблиць результатами розрахунків).

3. «Захист» роботи (виконується студентом у лабораторії протягом останніх 2 годин лабораторного заняття), або під час залікових занять з захисту лабораторних робіт з відповідної теми:

• студент повинен знати відповіді на контрольні питання, закони, що описують досліджуване явище;

• студент повинен знати основні функціональні елементи та принцип дії лабораторної установки, що використовувалась у відповідній лабораторній роботі;

• студент повинен вміти безпосередньо вимірювати фізичні величини, що визначають певні властивості електротехнічних матеріалів, з використанням лабораторної установки, розраховувати значення фізичних величин за допомогою законів, що описують досліджуване фізичне чи хімічне явище, будувати графіки залежностей фізичних величин, аналізувати отримані залежності, проводити статистичну обробку результатів.

У разі виникнення заборгованості з виконання лабораторних робіт студент має право на відпрацювання відповідної лабораторної роботи під час залікових занять з захисту лабораторних робіт з відповідної теми та індивідуально-консультативних занять, що проводить викладач з лабораторних занять.

Студент, який наприкінці семестру має неліквідовані заборгованості з виконання та/або захисту лабораторних робіт, вважається таким, що не виконав програму дисципліни, отримує незадовільну підсумкову оцінку. Останнім терміном ліквідації заборгованості є час проведення консультації з підготовки до семестрового контролю.

Лабораторна робота №1

ДОСЛІДЖЕННЯ ІЗОХОРИЧНОГО ПРОЦЕСУ. ЗАКОН ШАРЛЯ

Мета роботи

Дослідження залежність тиску повітря від температури в замкненому об'ємі. Оцінити положення абсолютного нуля температур.

Завдання

1. Виміряти залежності тиску від температури повітря при його нагріванні в закритій судині.

2. Перевірити справедливість закону Шарля.

3. Оцінити значення тиску, що відповідає абсолютному нулю температури по шкалі Кельвіна шляхом обробки масиву даних за допомогою метода найменших квадратів.

Загальні відомості

Закон Шарля описує ізохоричний процес в ідеальному газі, тобто залежність тиску газу від його температури при постійному об'ємі. Він поряд із законами Бойля-Маріотта (ізотермічний процес), Гей-Люссака (ізобаричний процес), Дальтона (адитивність тиску) і Авогадро (рівність об'ємів рівних кількостей речовини в газоподібному стані) відноситься до основних газових законів. Разом вони приводять до універсального газового закону, який виражається формулою Менделєєва-Клапейрона:

рV =ν R₀T

де р – тиск порції газу,

V – її об'єм,

T – його абсолютна температура,

ν =М/m – кількість речовини в даній порції,

m – її маса,

М – молярна маса розглянутого газу,

R₀ – універсальна газова стала, значення якої залежить від вибору одиниць виміру й дорівнює 8,31 Дж/(моль∙К), якщо тиск виражений в Па, об'єм у м³, кількість речовини в молях і температура в К.

Абсолютна шкала температур була встановлена В.Томсоном (лордом Кельвіном) на підставі законів Гей-Люссака й Шарля. Жак Шарль був відомий сучасникам як будівельник повітряних куль, який конкурував з більш відомими тепер братами Монгольфьє, і проводив для конструювання повітряних куль спеціальні дослідження газів. В 1787 г. він установив, що тиск будь-яких достатньо розріджених газів лінійно залежить від температури при фіксованому об'ємі.

Це співвідношення виконувалося для будь-яких кількостей будь-якого газу незалежно від його хімічної природи, у тому числі для повітря при тисках, які не дуже сильно перевищують атмосферний. Графіки, що зображують цю залежність (ізохори в осях тиск–температура), являють собою прямі лінії, що перетинають вісь температури при Т=0 К для будь-якої порції газу, як це показано на рис.1. Рівняння ізохори має вид

,

Рис. 1. Ізохорний процес у р-Т координатах