Часть 2 Термодинамика
2.1. Исследование зависимости давления насыщенных паров азота от температуры и теплоты испарения жидкого азота.
|
Студенты экспериментально изучают важное свойство термодинамических систем: зависимость давления насыщенных паров веществ от температуры. В данной работе эта характеристика изучается применительно к азоту. Измеряется давление его насыщенных паров над жидкой поверхностью от температуры. По экспериментальным данным студенты рассчитывают теплоту испарения и результат сравнивают с величиной теплоты испарения азота, полученной из измерений прямым калориметрическим методом. В процессе выполнения работы студенты изучают принцип работы термопары и на практике знакомятся с физикой низких температур. Преподаватели объясняют необходимость изучаемого свойства термодинамических систем для фундаментальных и прикладных исследований в физике, химии и биологии. Подробнее о теме работы - методическое пособие (100кб) Темы курсовых работ. |
2.2. Исследование фазовых переходов в фреоне
 |
Студенты исследуют пример фазовых превращений в термодинамических системах: испарение и конденсация, а также наблюдают критическое состояние вещества, которое характеризуется отсутствием различия в физических характеристиках фаз. Вещество становится однородным (исчезает мениск - граница раздела двух фаз). Это явление и взято в основу методики эксперимента. Из результатов наблюдения за поведением менисков в разных ампулах при изменении температуры можно определить критическую температуру и критический объем, давление, а также константы, входящие в уравнение Ван-дер-Ваальса и объяснить возможные расхождения с табличными данными. Студенты наблюдают интересное оптическое явление: опалесценцию. Подробнее о теме работы - методическое пособие (359кб) Темы курсовых работ. |
2.3. Определение удельной теплоемкости металлов методом охлаждения
 |
Студенты знакомятся с природой теплоемкости веществ и методами её измерения. В данной работе теплоёмкость измеряют методом сравнения скоростей охлаждения исследуемых металлических образцов и эталона, теплоёмкость которого хорошо известна. Зависимость теплоемкости от температуры для различных металлов: титана, железа, латуни и стали определяют по изменению температуры исследуемых образцов от времени. В процессе выполнения курсовых работ студенты исследуют влияние различных факторов на точность полученных результатов, например, формы поверхности образцов, температуры нагрева, состояния поверхности (степень черноты). Преподаватели объясняют важность темы исследования для физики и современной техники. Подробнее о теме работы - методическое пособие (200кб) Темы курсовых работ. |
2.4. Определение удельной теплоемкости модуляционным методом
 |
Суть метода в том, что регистрируются колебания температуры образца при созданных периодических колебаниях подводимой к образцу мощности. Например, при пропускании электрического тока по нити накаливания обычной электрической лампочки. Преимущество метода - большой интервал исследуемых температур (от долей градуса до температуры плавления) и высокая чувствительность. Способ позволяет измерять теплоёмкость при незначительных колебаниях температуры образца: 0,001 - 0,01К. Объект исследования - вольфрамовая нить обычной лампы накаливания, нагреваемая постоянным током с небольшой переменной составляющей. Температура нити определяется по её сопротивлению. Студенты измеряют теплоёмкость вольфрама в интервале температур: 1500-3000К, сравнивают результаты с табличными данными и анализируют источники погрешностей. Идея метода оригинальна и доставляет удовольствие большинству студентов. Подробнее о теме работы - методическое пособие (200кб) Темы курсовых работ. |
2.5. Определение удельной теплоёмкости металлов импульсным методом
 |
Идея метода заключается в том, что тепло вводится в металлический образец (в проволочку) пропусканием через него электрического тока (измеряется ток и сопротивление), а температура образца рассчитывается по известной зависимости сопротивления от температуры. Импульсный метод позволяет существенно уменьшить потери тепла от исследуемого образца, что относится к достоинству способа. Студенты экспериментально измеряют подводимую (избыточную) мощность (в предположении, что всё тепло идет на нагрев образца), а также зависимость изменения температуры образца от времени и его массу (взвешиванием). Использование внутреннего нагрева (метод Кольрауша), позволяет обойтись без специальных высокотемпературных печей, вводить тепло в образец за малые промежутки времени и исследовать теплоёмкость малого количества вещества. Подробнее о теме работы - методическое пособие (200кб) Темы курсовых работ. |