Вимірюванльна установка і методика вимірювань

1. Переконавшись у тому, що кран С закритий, за допомогою насосу обережно нагнітають повітря у балон доти, доки різниця рівнів рідини у манометрі не досягне 60 – 100 мм.

2. Коли тиск у балоні стабілізується, про що свідчить припинення коливання рівнів у колінах манометра, за шкалою визначають різницю рівнів рідини у манометрі .

3. Швидко відкривають кран С і негайно (як тільки рівні рідини у колінах зрівняються) його закривають. Коли тиск остаточно встановиться, вдруге вимірюють рівні рідини у колінах манометра .

4. Дослід повторюють 5 – 7 разів, змінюючи у манометрі величину .

5. Підставляючи у формулу (1.8.4) значення і , взяті із кожного окремого досліду, розраховують , , і т.д.

6. Усі отримані результати вимірювань заносять у таблицю 1.8.1.

7. Визначають середні значення отриманих величин, відносну та абсолютну похибки.

Таблиця 1.8.1

№ досліду	, м	, м
1 2 3
Середнє значення

Контрольні запитання

1. Дати визначення адіабатичного процесу.

2. У чому полягає метод адіабатичного розширення (метод Клемана-Дезорма)?

3. Який зв’язок між питомою і молярною теплоємністю будь-якої речовини?

4. Сформулювати перше начало термодинаміки.

5. Записати рівняння стану для ідеальних газів.

6. Вивести рівняння Пуассона.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1.9

ВИЗНАЧЕННЯ СЕРЕДНЬОЇ ДОВЖИНИ ВІЛЬНОГО ПРОБІГУ І ЕФЕКТИВНОГО ДІАМЕТРА МОЛЕКУЛ ПОВІТРЯ З ВИМІРЮВАНЬ КОЕФІЦІЄНТА

ВНУТРІШНЬОГО ТЕРТЯ

Мета роботи: визначити довжини вільного пробігу і ефективний діаметр молекул повітря з вимірювань його коефіцієнта внутрішнього тертя.

Прилади: посудина з краном у нижній частині і капіляром, пропущеним через верхній корок, мензурка, секундомір, термометр.

ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Для вимірювання коефіцієнта внутрішнього тертя можна скористатися методом протікання рідини або газу через вузьку капілярну трубку. Об’єм газу V, що протік в трубці з круглим внутрішнім перерізом за час , визначається формулою Пуазейля

,

(1.9.1)

де r – радіус капіляра; l – довжина капіляра; – різниця тисків на кінцях капіляра, яка зумовлює рух газу.

Використавши рівняння (1.9.1), коефіцієнт внутрішнього тертя можна виразити співвідношенням

,

(1.9.2)

в якому всі величини правої частини вимірюються безпосередньо і ними можна скористатися для експериментального визначення коефіцієнта внутрішнього тертя газу.

Кінетична теорія газів встановлює зв’язок між коефіцієнтом внутрішнього тертя ідеальних газів , середньою довжиною вільного пробігу молекул газу і середньою швидкістю їх руху у вигляді

,

(1.9.3)

де – густина газу. Більш точне виведення співвідношення (1.9.3), що враховує розподіл швидкостей молекул згідно із законом Максвелла, дає інше значення коефіцієнта пропорційності. Так, для повітря співвідношення (1.9.3) набуває вигляду

.

(1.9.4)

Замінивши в цьому рівнянні і відомими з кінетичної теорії газів співвідношеннями і провівши елементарні перетворення, отримаємо формулу для визначення середньої довжини вільного пробігу:

,

(1.9.5)

де Т – абсолютна температура; R – універсальна газова стала; – молекулярна маса газу. Середня довжина вільного пробігу і ефективний діаметр молекул газу пов’язані співвідношенням

,

(1.9.6)

де n – число молекул в одиниці об’єму.

Із (1.9.6) можна визначити ефективний діаметр молекул газу за даної температури, якщо відомі і n. Число молекул в одиниці об’єму визначають з рівняння

,

(1.9.7)

де – число молекул в 1 за нормальних умов ( ; ), яке називається числом Лошмідта. Враховуючи (1.9.6) і (1.9.7), можна визначити за формулою

.

(1.9.8)