Контрольные вопросы для проверки усвоенного материала, расчетные задания
 Скачать 0.68 Mb.
|
|
U=5 В, I=0,5 А. 4. Измерять напряжение с помощью микровольтметра и разности температур с помощью терморезистора и бесконтактного термометра. 5. Построить график зависимости термоЭДС от величины разности температур E=f( T). 6. Используя график вычислить коэффициент термоЭДС для данного раствора. 7. Разбавить оставшийся коллоидный раствор в соотношении 1 к 3 и 1 к 6 дистиллированной водой и повторить шаги 2-6. 8. Построить график зависимости величины коэффициента термоэлектрической ЭДС от концентрации коллоидного раствора. 32 КОНТРОЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Вопросы к лабораторному практикуму 1. Что такое контактная разность потенциалов 2. При контакте Al и Cu какой металл зарядится положительно 3. Для какой пары металлов контактная разность потенциалов будет больше а) или Al-Bi били вили г) Bi-Fe или Zn- Ag 4. Какова физическая причина возникновения контактной разности потенциалов при соприкосновении металлов 5. Если привести в контакт два гипотетических металла с одинаковой концентрацией свободных электронов, возникнет ли между ними контактная разность потенциалов 6. Что произойдет с энергиями Ферми двух проводников при их контакте 7. Как контактная разность потенциалов связана с работами выхода контактирующих металлов 8. Пусть при соприкосновении телА и В тело А зарядилось положительно. У какого из тел работа выхода больше и почему 9. В чем отличие внешней и внутренней контактных разностей потенциалов 10. Возникнет ли ток за счет контактной разности потенциалов в замкнутом проводнике, состоящем из двух различных проводников при условии, что температура их спаев одинакова 11. Заряд, какого знака будет иметь при контакте металл, имеющий большую концентрацию свободных электронов 12. Чем обусловлено отклонение магнитной стрелки в классическом опыте Зеебека? 13. Почему коэффициент термоЭДС свинца мал 14. Каково среднее значение КПД типичныхтермогенераторов? 15. При использовании термопар для измерения температур основной измеряемой величиной является электрический ток или разность потенциалов 16. Какой заряд будет иметь горячая часть однородного электронного полупроводника по отношению к более холодной части Почему 33 17. При измерении температуры предпочтительно выбирать термопару с большей или меньшей удельной термоЭДС? 18. Чем определяется нижний и верхний предел измеряемых температур с помощью термопар 19. Какие требования предъявляются к материалам для изготовления термопар 20. Какие типы стандартных термоэлектрических преобразователей известны Каков диапазон измеряемых температур для каждого типа термоэлектрических преобразователей 21. Какой заряд будет иметь горячая часть однородного дырочного полупроводника по отношению к более холодной части Почему 22. Что такое коэффициент термоэлектродвижущей силы 23. Как определяется коэффициент дифференциальной термоЭДС для пары металлов или полупроводников 24. Как будет направлен термоэлектрический ток на рисунке Какой заряд будет иметь спай с температурой 1 T ? 25. Как будет направлен термоэлектрический ток на рисунке Какой заряд будет иметь спай с температурой 1 T ? 26. Какое значение по порядку величины имеет коэффициент термоЭДС металлов 34 27. Для чего в методе стабилизации температуры холодного спая один из спаев термопары опускается в сосуд с тающим льдом 28. Из представленных термопар определите, какую используют в методе стабилизации температуры холодного спая, а какую в методе компенсации холодного спая 29. С какой целью проводят градуировку термопары 30. Как практически можно проградуировать термопару в интервале температур 77 К – 300 К 31. Термопары, составленные из каких материалов, чаще всего используют для измерения температуры Перечислите наиболее распространенные. 32. В чем состоит явление Пельтье? 33. Опишите и объясните опыт с крестом Пельтье. 34. Ток, текущий через крест Пельтье увеличился в два раза, во сколько раз изменилось тепло Джоуля, тепло Пельтье? 35. В чем разница между джоулевым теплом и теплом Пельтье? 36. На контакт из двух полупроводников n и p типа подано напряжение, создающее ток, направленный от полупроводника типа к полупроводнику типа. Что будет происходить с этим спаем Почему 37. Каков типичный КПД полупроводниковых модулей Пельтье? 38. В каких областях используются термоэлектрические охладители В чем их преимущества и недостатки 39. В чем состоит явление Томпсона? 40. Почему экспериментальное подтверждение эффекта Томпсона удалось не сразу 41. В чем разница между теплом Томпсона и теплом Джоуля 42. Для того чтобы в опыте для наблюдения эффекта Томпсона увеличить разность температур между идентичными точками двух стержней, демонстрирующую выделение тепла Томпсона, лучше увеличить ток или увеличить градиент температур 43. В чем состоит разница между положительными отрицательным эффектом Томпсона? 44. Может ли создаваться разность потенциалов в однородном проводнике, имеющего в разных точках различную температуру Ответ обосновать. 35 45. Как сазаны между собой коэффициенты Зеебека, Пельтье и Томпсона? 46. По справочным данным для коэффициентов Зеебека и Пельтье висмута оцените его коэффициент Томпсона. 47. Зависит ли выделение джоулева тепла от направления тока, зависит ли тепло Пельтье от направления тока 48. Для чего в термоэлектрических охладителях используют множество спаев Изобразите схему термоэлектрического охладителя. 49. Для чего в работе одну из поверхностей модуля оснащают радиатором с интенсивным охлаждением 50. Зачем в работе после каждого увеличения тока следует ожидать некоторое время, прежде чем фиксировать напряжение на термопаре 51. Для чего в работе используется ограничительное сопротивление 52. Как в работе определяется коэффициент Пельтье? 53. Оцените напряжение, регистрируемое медь-константановой термопарой, если зажать один из спаев пальцами руки, другой спай находится при комнатной температуре 15 С. 54. От каких физических величин зависит напряжение вырабатываемое ТЭГ? 55. Оцените напряжение, вырабатываемое ТЭГ, представленным в работе, при прикосновении человека пальцем к его поверхности, если комнатная температура равна 19 С. 56. Приведите принципиальную электрическую схему исследования ТЭГ, используемую в работе. 57. Оцените КПД ТЭГ, представленного в работе для условий из вопроса 2. 58. Почему в работе нельзя производить измерения напряжения ТЭГ без перерывов 59. Чем отличаются измерения в режиме холостого хода ив режиме согласованной нагрузки 60. Как определяется полезная мощность ТЭГ? 61. Что такое процесс диффузии Приведите уравнения Фика, описывающее процесс диффузии и поясните его смысл. 62. Объясните причину возникновения диффузионной разности потенциалов в растворах электролитов, от каких характеристик электролита зависит величина диффузионной разности потенциалов 36 63. В сосуде сводным раствором гидроксида натрия имеется градиент концентрации, в какую сторону будет направлен диффузионный поток электролита по отношению к градиенту концентрации Какой заряд будет иметь область электролита с меньшим содержанием растворенного вещества по сравнению с областью, содержащей большее количество 64. В чем заключается процесс термодиффузии в растворах электролитов 65. В сосуде нагревают раствор гидроксида калия, какой заряд будет иметь нагретая часть электролита по сравнению с более холодной 66. В какую сторону направлен термодиффузионный поток электролита по отношению к градиенту температуры 67. Что называют термодиффузионной разностью потенциалов в широком смысле ив узком смысле 68. Какой порядок имеют коэффициенты термоЭДС растворов электролитов 69. Что называют коэффициентом Соре и коэффициентом термодиффузии Поясните физический смысл этих величин. 70. В чем заключается термоэлектрокинетический эффект Перечислите все термодинамические силы, которые его формируют. 71. Что такое феноменологические соотношения в термодинамике необратимых процессов Приведите примеры. 72. В чем заключается сущность соотношений взаимности Онзагера? 73. Приведите примеры других перекрестных эффектов, возможных в растворах электролитов ив твердых телах. 74. В чем заключается сущность кинетической неоднородности формирующей термоэлектрокинетический эффект в рассматриваемой установке с образной трубкой 75. Водный раствор электролита вытекает из трубки диаметром 0,5 см. Объемный расход электролита равен 6 мл/мин, считая, что плотность раствора равна плотности чистой воды, вычислите линейную скорость электролита в мм/мин. 76. Какие единицы концентрации используются в физической химии растворов Приведите формулы, связывающие их между собой. 77. Необходимо приготовить водный раствор хлористого калия концентрацией 0,1 моль/литр. Сколько грамм хлористого калия и воды надо взять, чтобы приготовить раствор такой концентрации 37 78. Используя справочные данные, оцените диффузионную разность потенциалов в растворе соляной кислоты средней концентрацией 0,2 моль/л при температуре 27° С, если разность концентраций электролита равна 0,01 моль. 79. Почему в работе необходимо использовать дистиллированную воду 80. Опишите методику измерения коэффициента термоЭДС раствора электролита. 81. Как в работе производится измерение температуры 82. Будут ли отличаться значения измеренного в работе коэффициента термоЭДС, если использовать электроды, изготовленные из разных материалов Почему 83. Опишите методику вычисления коэффициента термоЭДС раствора электролита по графику зависимости E=f( T). 84. Как в работе создается поток электролита 85. Будут ли отличаться значения измеренного в работе коэффициента термоэлектрокинетическойЭДС, если использовать электроды, изготовленные из разных материалов Почему 86. Как в работе производится контроль скорости течения электролита. 87. Опишите последовательность проведения эксперимента по измерению коэффициента термоэлектрокинетическойЭДС. 88. Как будет зависеть коэффициент термоэлектрокинетическойЭДС от скорости электролита Ответ поясните. 89. Как будет зависеть коэффициент термоэлектрокинетическойЭДС от разности температур Ответ поясните. 90. Зачем в работе нужно контролировать разность температур между коленами образной трубки Чему должна в идеале равняться эта разность температур 91. Дайте определение дисперсных систем. 92. Приведите примеры коллоидных систем в окружающей среде. 93. В чем отличие суспензии от коллоидного раствора 94. Запишите уравнения химических реакций, происходящих при образовании коллоидного раствора гидроокиси железа (III). 95. Что называют диффузным слоем коллоидной частицы 96. Почему если суммарный заряд мицеллы в коллоидном растворе равен нулю, коллоидные частицы движутся в электрическом поле 97. В чем состоит явление электрофореза и электроосмоса 38 98. Опишите характер движения коллоидных частиц в растворе при наличии температурного градиента. 99. Охарактеризуйте основные методы получения коллоидных растворов. 100. Какую роль играет двойной электрический слой в электрических явлениях, происходящих в дисперсных системах 101. Какова причина аномально высоких значений теплоты переноса коллоидных частиц 102. Чем определяется знак термоэлектрической разности потенциалов в коллоидных растворах Задачи 1. Термопара висмут-железо с постояннойС = 92·10 -6 В/°С и сопротивлением r = 5 Ом присоединена к гальванометру с внутренним сопротивлением R = 110 Ом. Какой ток покажет гальванометр, если один спай термопары погрузить в пар кипящей под нормальным давлением воды, а другой — в тающий лед 2. Какова постоянная С термопары висмут-теллур, если при подключении ее к гальванометру с внутренним сопротивлением R = 100 Ом и чувствительностью на одно деление 10 -5 А, минимальная разность температур, которую можно измерить, ΔT = 2∙10 -3 С Сопротивлением термопары пренебречь. 3. Для определения температуры печи в нее вставлена термопара никель-нихром с постояннойС = 0,5 10 -6 В/°С, присоединенная к гальванометру с внутренним сопротивлением R = 2000 Ом и с чувствительностью на одно деление 10 -5 А. При температуре второго спая Т = +15 С гальванометр дает отклонение b = 25 делений. Чему равна температура Т 1 печи? 4. Два различных металла находятся в соприкосновении. Давление электронного газа в первом металле p 1 и работа выхода электрона из этого металла А давление электронного газа во втором металле p 2 и работа выхода электрона из него А. Найти контактную разность потенциалов, если температура обоих металлов Т. 5. Из указанных металлов (см. задачу 4) составлена термопара с двумя спаями, находящимися при температурах Т и Т. Найти термоэлектродвижущую силу. 39 Указание. Давление p электронного газа в металле связано с концентрацией n электронов и температуройТ металла соотношением p = Т, где k — постоянная Больцмана. 6. Имеются два металла с концентрацией свободных электронов n 1 =10 мим. Определить внутреннюю контактную разность потенциалов, возникающую при приведении этих металлов в соприкосновение. 40 СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Сивухин Д. В. Общий курс физики. — Издание е, стереотипное. М.:Физматлит,2006. Т. Электричество. 656 с. 2. АнатычукЛ.И. Физика термоэлектричества. Черновцы Институт термоэлектричества, 2008. Т. I. – 388 с. 3. Грабов В.М. Термоэлектрические явления в существенно неравновесных термодинамических условиях // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Естественные науки. № 6(9). С. 104-113. 4. Хаазе Р. Термодинамика необратимых процессов. М Мир, 1967. с. 5. Пат. 2431122 РФ, Способ измерения энергии излучения объекта ИвановК.Г., Гальхаупт М, Гальхаупт А, Иванов Д.К. // Бюл. 2011. № 28. 6. Франк-КаменецкийД.А. Основы макрокинетики. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. Долгопрудный Издательский дом Интеллект, 2008. с. 7. Байрамов В.М. Основы электрохимии Учеб.пособие для студ. высш. учеб. заведений. М Академия, 2005. с. 8. ВоюцкийС.С. Курс коллоидной химии. М Химия, 1974. 512 с. 41 Содержание ВВЕДЕНИЕ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ Контактные явления Эффект Зеебека………………………………………………………………..5 Эффект Пельтье………………………………………………………………10 Эффект Томпсона……………………………………………………………12 ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В ЭЛЕКТРОЛИТАХ Термодиффузионные и термоэлектрические явления в жидких электролитах Термоэлектрокинетические явления в жидких электролитах ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В КОЛЛОИДНЫХ СИСТЕМАХ ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Лабораторная работа №1 Изготовление и градуировка термопары Лабораторная работа № 2 Изучение эффекта Пельтье……………………23 Лабораторная работа №3 Использование термоэлектрического генератора для измерения тепловой мощности Лабораторная работа № 4 Измерение коэффициента термоЭДС вводных растворах электролитов Лабораторная работа №5. Термоэлектрокинетический эффект в вязких электропроводящих средах КОНТРОЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Вопросы к лабораторному практикуму Задачи СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ Содержание |