Экспериментальная установка.

В данной работе необходимые величины  и D измеряют с помощью установки следующей конструкции (рис.3).

С осуд А, заполненный водой и снабжённый шкалой, имеет кран В для выпускания жидкости. Сквозь пробку в сосуд пропущен капилляр С, радиус и длина которого известны. Капилляр не должен касаться поверхности воды.

При закрытом кране В давление воздуха над жидкостью внутри сосуда равно атмосферному, т.к. сосуд сообщается с атмосферой через капилляр. Если приоткрыть кран В, то вследствие вытекания воды давление в сосуде будет уменьшаться и в него через капилляр будет засасываться воздух. Обладая определённой вязкостью, воздух постепенно просачивается сквозь капилляр, в результате чего внутри сосуда давление газа остается ниже атмосферного. Такой процесс засасывания через капилляр воздуха и истечение из сосуда жидкости будет происходить до тех пор, пока суммарное давление газа и жидкости на уровне отверстия не станет равным атмосферному, т.е.:

Р_атм = Р^ + gh,

Р^ - давление воздуха в сосуде при открытом кране В,   плотность воды, h - высота столба воды в данный момент.

Истечение жидкости происходит под действием её гидростатического давления, определяемого высотой столба жидкости над уровнем отверстия. При этом на концах капилляра установится разность давлений:

Р = Р_атм - Р^ = gh,

вызывающая протекание воздуха через капилляр в сосуд. Эта разность со временем уменьшается из-за снижения высоты столба жидкости. Т.к. площадь сечения сосуда велика, а объём вытекающей жидкости мы выбираем сравнительно малым, то изменение высоты столба жидкости и давления Р будет незначительным. Поэтому в формуле (7) в качестве Р можно взять среднюю разность давлений на концах капилляра в начале и в конце опыта, т.е.:

, (13)

h₁ - первоначальный уровень воды (в момент открытия крана),

h₂ - установившийся уровень после вытекания некоторого объёма воды (в момент закрытия крана).

Объём V протекшего через капилляр газа будет равен объёму жидкости, вытекшей через кран В в мерный стакан Д.

Ход работы

1. Сосуд А должен быть наполнен на ³/₄ водой. Отметить уровень воды h₁.

2. Открыть кран В и, дождавшись, когда вода начнёт вытекать из сосуда каплями, включить секундомер.

3. Когда в стакане соберётся 40-60см³ воды, закрыть кран В, одновременно останавливая секундомер.

4. Отметить новый уровень воды h₂. Записать показания секундомера t.

5. Измерить по соответствующим приборам давление Р и температуру Т воздуха в лаборатории.

6. Данные записать в таблицу (измерения провести не менее 3^х раз).

h1, м	h2, м	t, с	V, м3	Т, К	Р, Па	R, м	, м
						0.15103	46103

Обработка результатов.

1.	По полученным измерениям вычислить коэффициент вязкости , основываясь на формуле (5), предварительно рассчитав по ф. (7) . (8)
2.	Согласно молекулярно-кинетическим представлениям для идеального газа: D = (9) В дейcтвительности же реальные молекулы взаимодействуют между собой не как упругие шары. Учет сил притяжения и отталкивания приводит к увеличению теоретического значения вязкости в (15/32) раз и умножению коэффициента диффузии на множитель (1532), где для разных газов 1,25    1,54. Следовательно, соотношение (9) имеет вид: D = (10) Для кислорода, азота, воздуха при нормальных условиях 1,3. Из формулы (10) определить D.
3.	Раccчитать погрешности измерений  и D.
4.	Длина , на которой происходит установление стационарного распределения скорости по сечению трубки, определяется выражением: (11) Проверить выполнение принятых допущений: стационарность режима течения газа на большей части длины трубки, для этого вычислить по формуле (11) и сравнить рассчитанное значение  с длиной трубки  в экспериментальной установке.