Выполнение работы

1 . Откройте кран, подождите пока вода не начнет капать и не установится перепад давления p (по манометру).

2. Подставьте под капающую воду мензурку (при полностью открытом кране), одновременно включите секундомер.

3. Измерьте объем вытекшей воды и время, все данные занесите в таблицу.

4. После того как найдете среднюю длину свободного пробега, определите эффективный диаметр по формуле (3):

.

Концентрацию молекул воздуха определим из выражения

,

где Р₀, T₀ – давление и температура при нормальных условиях, T₀ = 273,15 К, Р₀=1,013210⁵ Па = 760 мм рт.ст.; n₀ – число Лошмидта – число молекул, находящихся в 1 см³ идеального газа при нормальных условиях, оно равно: n₀ = 2,687 10¹⁹ см^–3, P,T –давление и температура, при которых протекает опыт.

. (11)

Окончательно формула для расчета эффективного диаметра :

;

. (12)

Занесите данные в таблицу

№	,с	V,м3	p,Па	Т,К		dэфф		ист	dист
3
Среднее значение

Расчет погрешности

Относительная ошибка длины свободного пробега: Относительная ошибка эффективного диаметра

Абсолютная ошибка: Δλ = ε λ,

Абсолютная ошибка: Δdэф = ε dэф

Δτ = 0,01 с; ΔТ = 0,5⁰; ΔР = 20 ед.давл; ΔV=10^–6 м³

Задачи

1. Определите среднюю длину свободного пробега <λ> молекул кислорода, находящегося при температуре 0⁰С, если среднее число столкновений, испытываемых молекулой в 1 с, равно 3,7^.10⁹.

Ответы:1) 6,5^.10^–8 м; 2) 4,52^.10^–8 м; 3) 11,5^.10^–8 м; 4) 15^.10^–8 м; 5) 3^.10^–8 м.

2. При каком давлении средняя длина свободного пробега молекул водорода равна 2,5 см, если температура газа равна 67⁰ С? Диаметр молекул водорода 0,28 нм.

Ответы:1) 1,32 Па; 2) 0,77 Па; 3) 0,539 Па; 4) 2,37 па; 5) 0,428 Па.

3. Определите длину свободного пробега молекул углекислого газа при нормальных условиях, если при этих условиях его плотность ρ=2 кг/м³, а коэффициент внутреннего трения 14,9^.10^–6кгм/с.

Ответы:1) 8,32^.10^–8м; 2) 3,52^.10^–10м; 3) 7,42^.10^–8м; 4) 6,20^.10^–8м; 5) 3,90^.10^–8м.

4. Как связаны давление идеального газа Р, концентрация его молекул и его температура?

Ответы:1) Р= nкТ; 2) Р= nкТ; 3) Р=nкТ; 4) Р= nкТ; 5) Р=кТ.

5. Средняя длина свободного пробега <λ₁> молекул водорода при нормальных условиях составляет 0,1 мкм. Определите среднюю длину свободного пробега при давлении 0,1 мПа, если температура остается постоянной.

Ответы:1) 52 м; 2) 15,3^.10^–2 м; 3) 101 м; 4) 1,34 м; 5) 7,2^.10^–4 м.

6. Средняя длина свободного пробега <λ> молекулы углекислого газа при нормальных условиях равна 40 нм. Определить среднее число соударений <z>, которые испытывает молекула в 1 с.

Ответы:1) 10¹⁰ с^–1; 2) 3,1^.10⁹ с^–1; 3) 7,52^.10⁹ с^–1; 4) 9,05^.10⁹ с^–1; 5) 8,33^.10⁹ с^–1.