4 .3. Описание лабораторной установки
Для измерения коэффициента вязкости применяется прибор, изображенный на рис. 4.1. Он состоит из стеклянного цилиндра, наполненного исследуемой жидкостью. На цилиндре имеются две горизонтальные метки и (кольца проволоки), расположенные на расстоянии друг от друга.
Цилиндр с испытуемой жидкостью укрепляется на штативе и устанавливается в вертикальном положении по отвесу. Для измерения коэффициента вязкости употребляются маленькие стальные шарики. Чтобы уменьшилось влияние стенок на движение шарика, он должен двигаться вдоль оси цилиндра. Для этого шарики вбрасывают через воронку, закрывающую цилиндр.
4.4. Вопросы для самопроверки
1) Как зависит коэффициент вязкости жидкости от температуры?
2) В каких единицах он измеряется?
3) Какие силы действуют на шарик, падающий в вязкой жидкости?
4) Почему шарик должен двигаться вдоль оси цилиндрического сосуда?
5) Где должна быть расположена верхняя метка?
4.5. Порядок выполнения работы
Измерить с помощью микрометра диаметры полученных шариков с точностью до 0,01 мм.
Вбросить шарик в отверстие воронки. При этом глаз наблюдателя должен быть установлен против метки так, чтобы кольцо сливалось в одну прямую. В момент прохождения шарика через метку включить секундомер. После этого наблюдатель занимает аналогичную позицию против нижней метки и в момент прохождения шарика через нее выключает секундомер. Записать время падения шарика .
Расстояние между метками измерить масштабной линейкой с точностью до 1 мм.
Результаты опыта представить в виде табл. 4.1.
Таблица 4.1
№ п/п |
, с |
, м |
,
|
|
, м |
,
|
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|||
3 |
|
|
|
|||
4 |
|
|
|
|||
5 |
|
|
|
|||
среднее |
|
|
|
|
|
|
Проделать не менее
пяти опытов, по формуле (4.4) определить
значение
и найти
среднее.
Определить относительную и абсолютную погрешности измерения:
|
|
,
где
– инструментальная погрешность (
=1
мм);
– инструментальная
погрешность (
=0,01
мм);
– средняя арифметическая погрешность.
При расчете
погрешностей считать
,
и
равными нулю, так как
,
постоянные величины.
Результат измерений представить в виде:
4.5. Оформление отчета
Отчет должен содержать следующие данные: цель работы; рисунок установки; таблицу с результатами измерений; расчеты значения коэффициента трения и погрешности измерений; выводы по работе.
Литература: [1], с. 43 – 45, 71; [3], c. 59 – 61; [4], с. 210 – 213, 218 – 219.
Лабораторная работа М-5
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОШЕНИЯ УДЕЛЬНЫХ ТЕПЛОЕМКОСТЕЙ ГАЗОВ
5.1. Цель работы
Определение отношения удельных теплоемкостей газов методом адиабатического расширения.
5.2. Общие положения
Удельная теплоемкость газа – это величина, численно равная количеству тепла, которое нужно сообщить единице массы газа, чтобы увеличить ее температуру на 1 °С.
В зависимости от
условий нагревания вводится понятие о
теплоемкостях
и
.
Теплоемкость
соответствует случаю, когда нагревание
газа происходит при постоянном давлении,
и называется теплоемкостью при постоянном
давлении. Если нагревание газа происходит
при постоянном объеме, вводится понятие
– теплоемкости при постоянном объеме.
Так как при нагревании газа при постоянном
объеме все тепло, сообщаемое газу, идет
на увеличение его внутренней энергии,
а при нагревании при постоянном давлении
тепло идет не только на увеличение
внутренней энергии, тела, но и на
совершение работы по расширению газа,
равной
значение величины
всегда должно быть больше
.
Представляет
интерес величина
,
равная отношению теплоемкостей
;
из молекулярно-кинетической теории
следует,
,
где
–
число степеней свободы (для одноатомного
газа
= 3, двухатомного
= 5, многоатомного
=
6).
Процессы, происходящие без теплообмена с окружающей средой, называют адиабатическими.
Отношение
теплоемкостей
входит в уравнение, выведенное Пуассоном
для адиабатического процесса
,
поэтому при непосредственном определении
величины
проще всего использовать метод
адиабатического расширения.
В этой работе определяется величина отношения удельных теплоемкостей для воздуха.