• Аналогичные по назначению материалы персональной странички преподавателя А.В.Доманской здесь не дублируются. Идите туда.
• Гиперссылка здесь в таблице ведет вовсе не к полному описанию работы, а лишь к частным разъяснениям некоторых деталей. Описания работ в формате PDF ищите здесь или здесь.
• Шаблоны электронных таблиц Origin для ускорения обработки результатов некоторых работ ("каркасы" таблиц без данных и "зашитые" в них кусочки программного кода) можно скачать. Предупреждение: Использование шаблонов может сэкономить Ваше время (как экономит мое при проверке отчетов), но подразумевает дополнительную беседу при сдаче работы, поскольку Вы должны применять Origin осознанно. Простая ссылка, типа "а это компьютер так посчитал", ни в коей мере не может считаться аргументом в дискуссии.

65. Определение удельной теплоемкости жидкости методом лучеиспускания

• В результате работы должно быть получено значение удельной теплоемкости керосина.
• В работе значительно удобнее пользоваться единицей "калория", чем "джоуль". Это потому, что в калориях удельная теплоемкость дистиллированной воды -- единица по определению! Хоть калория и несистемная единица, но -- официально допускаемая к употреблению, и ответ в калориях -- грамотный.
• Слово "лучеиспускание" не должно вводить в заблуждение. Конечно же, теплопередача от нагретого тела к холодному в калориметре происходит также через диффузию "горячих" молекул воздуха и через конвекцию воздуха в калориметре. Какой из этих механизмов реально важнее, надо еще выяснять. Но для решаемой здесь задачи механизм теплопередачи несуществен, потому что уравнение, описывающее изменение разности температур,-- одно и то же (в случае конвекции -- это так только при отсутствии турбулентности, т.е. при медленном слоистом течении воздуха).
• "Водяной эквивалент" какой-либо детали калориметра -- это просто произведение удельной теплоемкости на массу. Смысл термина в том, что "ВЭ" - это масса такого количества воды, которое будет нагреваться или остывать так же, как это тело, т.е.сможет заменить его в калориметре (ведь удельная теплоемкость воды в калориях-на-грамм-на-градус -- единица!).
• Работа состоит из трех стадий
1. Должен быть определен водяной эквивалент стакана, в который наливается жидкость (точнее, объекта "стакан+термометр"), он определяется путем доливания в стакан порции горячей воды. На этом этапе надо 3 раза измерить массу (пустой стакан, с холодной водой и после доливания кипятка) и 3 раза -- установившуюся температуру (до доливания - в стакане и в резервуаре с горячей водой - и в стакане после доливания и перемешивания). Третье измерение массы следует делать только после третьего измерения температуры (процесс установления температуры при перемешивании жидкостей и теплообмене со стенками стакана должен контролироваться в реальном времени ! потому что надо уловить момент между входом в тепловое равновесие и началом общего остывания).
2. Затем стакан с водой дополнительно подогреваете и снимаете две параллельные зависимости температур от времени
3. Сливаете воду, сушите стакан, заливаете керосин, взвешиваете, греете и снимаете такие же зависимости для керосина.
• Есть альтернативный способ определения водяного эквивалента стакана,  он заключается в том, что зависимость T(t) Вы снимаете при двух наполнениях стакана водой, с разными массами воды m₁и m₂. Подчеркнем, что этот способ хотя и требует в 1.5 раза больше времени (3 серии вместо 2-х), зато он равноточен всем прочим измерениям (в то время как измерение температур при перемешивании порций воды грешит тем, что стакан-то при этом ведь находится на воздухе! и сколько тепла с него "утечет", мы реально не оцениваем).T(t)
• Изменение температуры калориметра происходит едва заметно, но оно и не очень важно, так как это источник небольшой поправки к ответу. Однако был замечен случай ее существенного изменения в направлении, противоположном ожидаемому (температура термостата не увеличивалась, а уменьшалась в зависимости от времени) из-за изменения внешних условий -- прекращения наружного нагрева солнечным излучением через окно лаборатории,-- что, тем не менее, никак не сказалось на характере поведения разности температур стакана и термостата.
• Из уравнения (1) следует экспоненциальный характер изменения разности температур стакана и термостата в зависимости от времени (не бойтесь пытаться сами решить этот простейший дифур (1), в крайнем случае наведите справки). Поэтому, построив зависимость логарифма указанной разности температур:от времени: log(T(t)), можно по угловому коэффициенту этой (линейной!) зависимости получить параметр a/(Сm+w),из которого затем вычисляется  искомое значение теплоемкости (здесь w -- "водяной эквивалент" сосуда с термометром, а параметр a  -- константа установки). Одновременно по наблюдаемой величине отклонений этой зависимости от линейной можно судить о качестве выполнения закона Ньютона. Мне кажется, это лучше, чем графически считать площадь под кривой, тем более, что при аккуратном снятии зависимости от времени -- этим методом вполне реально получать относительные погрешности оценок на уровне 0.05% :-))) .

26. Определение коэффициента внутреннего трения (вязкости) жидкости методами Стокса и Оствальда

• Результатом работы является график зависимости коэффициента внутреннего трения вакуумногомасла ВМ-1 от температуры.
• Методом Стокса измеряется абсолютное значение коэффициента внутреннего трения масла ВМ-1 при комнатной температуре. Провести измерения по методу Стокса при изменении температуры столба масла невозможно из-за увлечения тонущих шариков конвекционными потоками масла.
• Методом Оствальда измерения проводятся для того же масла ВМ-1, но при разных температурах, с целью исследовать температурную зависимость вязкости. В качестве "образцовой жидкости" используется то же самое масло ВМ-1, вязкость которого найдена только что при комнатной температуре методом Стокса.
• В данной реализации метода Оствальда специальный источник давления, "продавливающего" жидкость через капилляр, отсутствует, а в качестве источника давления используется собственный вес столбика масла. Тот факт, что тем самым при протекании масла давление на входе в капилляр получается непостоянным во времени, не портит результатов, поскольку зависимость скорости движения от давления линейна. А вот учесть влияющую на давление температурную зависимость плотности масла (взятую из графика, помещенного над установкой) будет не вредно.
• Контрольный вопрос (повышенной трудности). Оцените возможность измерения температуры с применением метода Оствальда.

• Уменьшение скорости откачки форнасоса при приближении к предельному давлению совсем не тривиально и становится понятно только если предположить, что насос сам по себе обладает свойствами натекателя (если бы это было не так, то вполне можно было бы ограничиться единственной константой "скорость откачки", замедление откачки описав через параметр "скорость натекания" для всей установки, но без насоса). Дело в том, что, как разъяснил мне В.Г.Домелунксен, не весь объем захваченного ротором газа выталкивается в атмосферу, а его малая часть остается в камере насоса (и даже, быть может, при некачественном выхлопе добавляется еще) и на следующем обороте возвращается обратно в откачиваемую полость установки. При этом скорость натекания, свойственная самому насосу, просто прибавляется к другим аналогичным параметрам, как присущим установке, так и вводимым в процессе измерений искусственно. Единственное, но существенное отличие от них заключается в том, что когда насос отсоединен от установки, то вместе с ним отсоединяется и этот "встроенный" в него натекатель. Поэтому непосредственно измерить скорость натекания, происходящего сквозь работающий насос, по скорости изменения давления в установке при отсоединенном насосе не представляется возможным, и требуются косвенные методы. Самое очевидное и правильное,-- снять по термопарной лампе кривую откачки log₁₀p(t) и построить ее в полулогарифмических координатах.

49. Определение отношения теплоемкостей для воздуха методом Клемана-Дезорма и по скорости звука

• Как показывает опыт, основным источником систематических ошибок при измерениях по методу Клемана и Дезорма является поспешность при измерении давлений как после закачки воздуха в баллон, так и после изохорического процесса -- не дождавшись, когда процесс теплообмена с окружающей средой  полностью закончится. Поэтому рекомендуется снимать уже после видимого наступления равновесия не одно, а 2-3 значения давления через равные интервалы времени порядка 10-20 секунд и принимать за истинное то его значение, которое воспроизвелось без систематического изменения несколько раз.
• Тем не менее, Вы в исправной установке данного типа все равно получите неравные значения gдвумя методами! Есть предположение, что это вызвано неполной адиабатичностью процесса выпуска газа (ведь объем газа, "выдавливающего" остатки газа из баллона, переменный!). Дело в том, что на выхлоп газа (конкретнее, на "шипение") тратится внутренняя энергия не только того газа, который останется после закрытия крана, но и выходившего газа тоже, ведь он тоже расширяется с расходом внутренней энергии на механическую работу (от начала выпуска до момента выхода соответствующей порции наружу). При этом температура выравнивается по всему объему газа в баллоне в данный момент времени. А такой процесс -- уже не адиабата; он пойдет несколько ближе к изотерме, что и соответствует чуть меньшему измеренному g. Этого эффекта бы не было, если бы из баллона выходил не воздух, а, например, несжимаемая вода (в устройстве типа водяного замка). Так что, получив слегка различающиеся ответы, не пугайтесь, а подумайте над математическим описанием такого эффекта и возможности "поймать" его экспериментально, напр. по зависимости измеренного g от p_нач (задание очень повышенной трудности).
• При измерении скорости звука следует наблюдать по осциллографу не только амплитуду, но и форму звукового сигнала, установив режим пилообразной горизонтальной развертки луча осциллографа. Если этого не делать, то существует опасность вслепую зафиксировать "чужой" резонанс -- не на основной частоте звуковых колебаний, а на какой-то из ее гармоник (присутствующих из-за неидеальности излучателя звука).
• При этих измерениях достаточно принять давление равным 760 Тор, а плотность воздуха 1.2929 кг/м³

61. Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкостей.

• Обратите внимание, какой параметр Вы подставляете в формулы: радиус капилляра или его диаметр.
• Вы тоже, как и в раб.49, вполне можете по независящим от Вашей аккуратности причинам получить двумя способами разные ответы для a . И этому есть абсолютно реальное объяснение. Какое? И что надо конкретно сделать в установке, чтобы ответы стали совпадать?
• Испробуйте возможность избежать сомнительных расчетов плотности раствора спирта по его концентрации. Это можно сделать, проведя измерение давления "пробулькивания" при двух разных глубинах погружения носика капилляра в раствор. Тем самым по разности ответов Вы измерите плотность раствора и сможете исключить ее из результата измерения a (это можно еще назвать линейной экстраполяцией к нулевой глубине погружения).

138a. Эффект Пельтье

• В этой установке очень хитрым образом добиваются, чтобы рассеивание ленц-джоулева тепла шло по тому же каналу, что и тепла Пельтье (или "холода" :-)), т.е. преимущественно через спай. Вся хитрость -- в наличии вентилятора. (Если, конечно, вентилятор действительно уравнивает температуру того спая, на котором он "висит", с температурой воздуха! а если не уравнивает, то это -- причина тяжелой систематической погрешности и размывания идеи измерений). При условии теплового равновесия одного спая с окружающей средой (достигнутого интенсивным обдувом) -- в самом деле можно считать равными друг другу константы K для двух составляющих Q: линейной и квадратичной по току, лишь после чего вычисления становятся справедливыми. И тогда, собственно, дело измерений сводится к определению квадратичного члена в зависимости DT(I), построенной со знаком (через ноль).

• Первое и главное. Не начинайте работу со статических измерений! Во-первых, подобного рода измерения есть и в других работах. Во-вторых, статическая модель исследуемой системы все равно слишком условна, чтобы в этой части работы Вам удалось получить правильный ответ ;-) . Оставьте статические измерения на конец, если успеете сделать основную часть работы (сравнение вынужденных и свободных колебаний).
• Четко наблюдать колеблющийся "язычок" Вам удастся только на темном фоне. Просто найдите и установите позади него что-нибудь темное: например, сумку. После этого постарайтесь установить осветители (и непрерывный, и стробоскопический) как можно ближе друг к другу так, чтобы в микроскоп попадало излучение, зеркально отраженное от язычка (при этом, разумеется, ось микроскопа не будет перпендикулярна язычку). Вы сразу обнаружите, что яркость изображения резко возросла. Разумеется, наилучший режим наблюдения - это комбинированное освещение.
• При определении добротности системы не пытайтесь точно выставить частоту вынуждающей силы на какую-либо характерную точку резонансной кривой. С учетом того, что каждая (неудачная) попытка займет у Вас довольно много времени (Вам ведь нужно дождаться полного затухания свободных колебаний после каждого воздействия на систему!), такие манипуляции займут ровно столько времени, сколько потребуется для построения по точкам всего центрального участка резонансной кривой. Вот этим и займитесь. Построив кривую целиком, Вы надежно определите по графику все ее параметры.
• По оси абсцисс резонансной кривой откладывается частота вынуждающей силы. Она достаточно стабильна, но непосредственно измерить ее с надлежащей точностью Вы не имеете возможности. Однако Вам нужно не само абсолютное значение частоты,  а ее отклонение от некоторого фиксированного значения. Это отклонение определяется по периоду биений вынуждающей силы и вспышек строботахометра. Интересно, что частота строботахометра тоже стабильна и тоже точно не известна по абсолютной величине. Практически процедура измерений "по биениям" состоит в следующем.
• Установите частоту вынуждающей силы вблизи максимума резонансной кривой по ширине "размытого" изображения язычка.
• Установите частоту строботахометра как можно ближе к частоте полученных вынужденных колебаний и затем не трогайте ручки настройки стоботахометра.
• Разумеется, Вам не удалось (и никакими ухищрениями не удастся :-))) ) добиться полной неподвижности стробоскопического изображения язычка! Так вот реальный период его колебаний (он довольно большой, вполне измеримый при помощи секундомера) есть величина, обратная модулю разности циклических частот вынужденных колебаний язычка и световых вспышек. Таким образом, выбрав частоту строботахометра за условный ноль новой шкалы частот, мы по измеренному периоду биений и измеренной амплитуде вынужденных колебаний можем построить две ветви резонансной кривой: слева от условного нуля и справа от него.
• Ветви (левая и правая) отличаются друг от друга только знаком отклонения частоты. Разумеется, этот знак по секундомеру определить нельзя, а надо быть просто внимательным, перестраивая частоту вынуждающей силы мелкими шажками, чтобы не "проскочить" ноль биений при перестройке частоты. Кроме того, две серии данных ("левую" и "правую") надо четко разделить в лабораторном журнале, устроив две незавивимых таблицы. С точки зрения предотвращения путаницы, даже хорошо, если Вы настроите строботахометр как раз не точно-преточно на вершину РК, а чуть-чуть поодаль: в этом случае ветви РК на графике не смогут быть перепутаны, потому что будут просто не похожи одна на другую.
• Интересно, что чем ближе точка на оси абсцисс к нулю биений, тем меньший вклад в погрешность измерения разности частот вносит секундомер, поскольку период биений обратно пропорционален частоте биений. С другой стороны, слишком большие отклонения (уже на уровне 0.3 Гц) невозможно измерить по периоду биений, поскольку погрешность отсчета столь малых временных интервалов по секундомеру уже велика. Поэтому при больших отклонениях измеряйте не однократный период биений, а "пачку" из 10-20. Не забудьте при этом, что пуск секундомера делается не по "счету единица", а по "счету ноль".
• В заключение, не забудьте, что описанным "методом периода биений" Вы находите не круговую, а циклическую частоту: не забудьте про множитель 2p.