1.1 Укажите чему равно атмосферное давление и комнатная температура .

1.2 Измерьте зависимость показаний манометра от объема шприца .

Укажите, в какой последовательности Вы проводили измерения. Результаты измерений представьте в Таблице 1 Листов ответов.

1.3 Получите теоретическую формулу описывающую зависимость разности давлений от объема воздуха в поршне при изотермическом процессе.

1.4 Представьте полученную зависимость в линеаризованном виде, т.е. найдите такую безразмерную функцию некоторой величины , чтобы ее зависимость от объема воздуха в шприце была линейной

Величины должны быть рассчитаны на основании экспериментальных данных. Изменения объемов и давлений нельзя считать малыми.

1.5 На основании экспериментальных данных постройте график зависимости . Найдите численные значения коэффициентов , в функции (1).

1.6 Рассчитайте внутренний объем прибора . Оцените погрешность найденного значения.

1.7 Рассчитайте массу воздуха в колбе и количество молей этого воздуха.

1.1 Попытайтесь измерить ЭДС трубки непосредственно с помощью мультиметра.

1.1.1 В каком режиме должен работать мультиметр?

1.1.2 Запишите показания мультиметра при двух полярностях подключения трубки.

1.1.3 Можно ли считать эти показания значением ЭДС трубки?

1.2 Попытайтесь измерить внутренне сопротивление трубки с помощью мультиметра.

1.2.1 В каком режиме должен работать мультиметр?

1.2.2 Запишите показания мультиметра при двух полярностях подключения трубки.

1.2.3 Можно ли считать эти показания значением ЭДС трубки?

Для более надежного исследования характеристик источника
тока, как правило, измеряется его нагрузочная характеристика:
зависимость напряжения на внешней цепи от силы тока в этой цепи.
Схема цепи для измерения этой характеристики показана на
рисунке. В качестве переменного резистора используйте цепочку
постоянных резисторов. Убедитесь, что их сопротивления равны кОм.
В противном случае обращайтесь к организаторам олимпиады.

1.3 Теоретическое описание.

1.3.1 Получите теоретическую зависимость напряжения на резисторе от силы тока через него

• , при заданных значениях ЭДС () и внутреннего сопротивления источника ().

1.3.2 Постройте схематический график зависимости . Укажите физический смысл
координат точек пересечения графика с осями координат.

1.3.3 Укажите, как с помощью построенного графика определить (рассчитать) ЭДС и
внутренне сопротивление источника наиболее простым способом.

1.3.4 Укажите, как по известному значению сопротивления нагрузки и измеренному
значению напряжения на нем рассчитать силу тока в цепи.

Заполните трубку раствором. Соберите электрическую цепь, показанную на рисунке.
Проведите необходимые измерения, после этого удалите раствор из трубки (в стакан для
использованного раствора) и только после этого приступайте к расчетам.

1.4 Измерения и расчеты.

1.4.1 Измерьте зависимость напряжения на нагрузке (резисторе ) от ее сопротивления при 5 различных расстояниях между электродами трубки.

Результаты измерений занесите в Таблицу 1 листов ответов. Не забудьте указать единицы измерения всех физических величин. Значения расстояний между электродами укажите в верхней строке таблицы.

1.4.2 Рассчитайте значения сил токов , для всех проведенных измерений. Результаты расчетов также занесите в Таблицу 1.

1.4.3 На одном бланке постройте 5 графиков зависимостей напряжения на нагрузке от силы тока в цепи .

1.4.4 С помощью построенных графиков найдите значения ЭДС и внутренних сопротивлений трубки-источника для 5 различных расстояний между электродами. Результаты занесите в нижние строки Таблицы 1.

1.5 Зависимость внутреннего сопротивления от расстояния между электродами.

1.5.1 По результатам измерений постройте график зависимости внутреннего сопротивления от расстояния между электродами .

1.5.2 Качественно (т.е. без формул и чисел) объясните полученную зависимость.

1.5.3 Предложите простую формулу, описывающую полученную зависимость . Найдите численные значения ее параметров.

1.5.4 Укажите, чему равно электрическое сопротивление 1 см столбика раствора в трубке.

2.1 После остановки поршня шприца измерьте объем газа в шприце и показания манометра .

2.2 Плавно изменяя объем газа в шприце, измерьте зависимость разности давлений (показания манометра) от объема газа в шприце (достаточно 4-5 измерений).

После проведения всех измерений проведите следующую их обработку (для каждой серии измерений, после каждого встряхивания)

2.3 На одном бланке постройте графики зависимостей после каждого встряхивания.

2.4 По построенным графикам рассчитайте массы углекислого газа, выделившегося после начала измерений.

Кратко опишите методику расчета массы углекислого газа. Приведите расчетные формулы. Можете предложить графический метод расчета.

2.5 Используя результаты проведенных измерений (а при необходимости можете провести дополнительные измерения), рассчитайте силу трения поршня о стенки шприца.

Экспериментальное задание 2. Жидкая… проволока

Процессы, происходящие в растворах электролитов при протекании электрического тока сложны и многочисленны: движение ионов в растворителе, появление гальванической ЭДС, возникновение двойного электрического слоя у поверхности электродов, появление контактной разности потенциалов, которая может зависеть от протекающего тока, химические реакции с участием электролита и электродов и т.д. При выполнении данного задания вам нет необходимости (да и возможности) вникать во все тонкости протекающих процессов – надо тщательно и аккуратно провести необходимые измерения, обработать их результаты, высказать некоторые разумные предположения по качественному объяснению Ваших экспериментов.

Приборы и оборудование: раствор лимонной кислоты, капиллярная трубка со стальной проволокой, кусок медной проволоки, мультиметр, источник электрического тока 1,5 В, переменный резистор 22 кОм, цепочка из 5 резисторов сопротивлением 10 кОм каждый, линейка 30 см, соединительные провода.

Основной элемент исследования – тонкая капиллярная трубка с раствором лимонной кислоты. В узкое горлышко трубки вставлена тонкая железная проволока, конец которой закреплен. Со второго конца в трубку можно вставлять кусок медного провода в изоляции с оголенным концом. Эту провод можно передвигать по трубке, устанавливая нужное расстояние между концами проводов. Провода служат электродами, положительным электродом будем считать медный провод. На рисунке показано обозначение трубки на электрических схемах.

Для заполнения трубки раствором кислоты извлеките медный провод из трубки, опустите толстый конец трубки в стакан с раствором и, всасывая воздух через тонкий конец трубки (не доставая стальной проволоки), заполните трубку.

Внимание!

*- Не доставайте железную проволоку из трубки – вставлять ее обратно не просто!

• Меняйте раствор в трубке для каждой серии экспериментов, не оставляйте кислоту в трубке после проведения измерений (это приводит к коррозии электродов и снижению числа полученных баллов).
• Следите, чтобы в трубке не оказалось пузырьком воздуха.
• Используйте дезинфицирующую салфетку для протирки трубки перед ее заполнением.
• Лимонная кислота абсолютно безопасна – нет ничего страшного, если она немного попадет Вам в рот, но пить ее не рекомендуется.
• Всегда соблюдайте полярность подключения трубки, согласно приведенным электрическим схемам.*

Так как два разных металла погружены в раствор электролита, то
данную трубку можно рассматривать как гальванический элемент –
источник тока со своими характеристиками: ЭДС () и внутренним
сопротивлением ().

2.1 Теоретическое описание.

2.1.1 Получите формулу, описывающую зависимость напряжения на трубке от силы тока через нее .

2.1.2 Постройте схематический график зависимости в данной цепи (считайте. что напряжение может быть как положительным, так и отрицательным).

2.1.3 Укажите физический смысл координат точек пересечения графика с осями координат.

Заполните трубку раствором лимонной кислоты, установите расстояние между электродами равным см, соберите электрическую цепь, проведите необходимые измерения, освободите трубку от кислоты после чего приступайте к обработке результатов измерений.

2.2 Измерения и обработка результатов.

2.2.1 Проведите измерения зависимости напряжения на трубке от силы тока . Укажите, как вы определяли силу тока.

Результаты измерений и расчетов занесите в Таблицу 2 листов ответов. Измерения проведите при двух полярностях подключения батарейки: прямой (как показано на рисунке) и обратной. Полярность подключения вольтметров не изменяйте – напряжения могут быть как положительными (при прямом подключении), так и отрицательными.

2.2.2 Постройте график полученной зависимости .

2.2.3 Рассчитайте значения ЭДС и внутреннего сопротивления трубки (для каждой полярности подключения батарейки отдельно). Оцените погрешности найденных значений.

2.2.4 Сравните результаты, полученные в этой части, с характеристиками трубки, найденными в части 1. Дайте качественное объяснение возможных расхождений.

2.2.5 Дайте качественное объяснение основных особенностей полученной зависимости .