Порядок выполнения работы

1. Включить электропитание приборного модуля.

2. Включить компрессор. Нажав клавишу клапана К₁, перекачать воду из мерной емкости 2 во вспомогательную 5. Отпустить клавишу клапана К₁.

3. Нажать клавишу клапана К₂. В момент прохождения уровня воды в мерной емкости нижней отметки уровнемера Н₁включить секундомер. Провести отсчет разности уровней жидкости в водяном U-образном манометре —h₁. Результат занести в табл. 1.

4. В момент прохождения воды в мерной ёмкости верхней отметки уровнемера Н₂выключить секундомер и провести отсчет разности уровней воды в U‑образном манометре —h₂. Отпустить клавишу клапана К₂. Результат занести в табл. 1.

Таблица 1

№ п/п	h1, мм	h2, мм	, с	Pср, Па	, Па с
1
2
…
Средн.

5. Пункты 2 – 4 повторить 3 – 4 раза.

6. При перетекании воды из вспомогательной емкости в мерную (клавиша клапана К₂нажата) провести отсчёты уровней водыh₁иh₂в коленах U‑образного манометра через равные промежутки времени. Результаты занести в табл. 2.

Таблица 2

№ п/п	, с	h1, мм	h2, мм	h, мм	(P1 — P2), Па
1
2
…

По барометру определить давление воздуха в лаборатории Р_атм; по термометру определить температуру воздухаТ.

Данные установки

Длина капилляра, мм 35.7

Радиус капилляра, мм 0.37

Площадь сечения мерной емкости, см²70

Обработка результатов измерений

По результатам каждого опыта (табл. 1) рассчитать коэффициенты внутреннего трения , используя формулу Пуазейля (5),

 = . (6)

Вычислить среднее значение коэффициента внутреннего трения воздуха:

.

При этом нужно учитывать 2 момента:

а) средний объёмный расход газа равен ;

б) поскольку разность давлений на концах капилляра в момент включения секундомера — h₁и в момент его выключения —h₂различна, то необходимо взять среднюю разность давлений за время проведения опыта:

. (7)

Ясно, что такой метод расчета среднего значения перепада давлений справедлив, если в процессе эксперимента разность давлений меняется как линейная функция времени. В линейности этой зависимости необходимо убедиться, построив на миллиметровой бумаге график P=f() по результатам табл. 2.

Определить среднюю длину пробега молекулы воздуха (см. формулу (4))

.

Напомним, что здесь — средняя тепловая скорость молекул воздуха,— плотность воздуха.

Объединив последние три выражения, получим расчетную формулу для вычисления средней длины свободного пробега молекулы воздуха:

; (8)

—плотность воздуха,

где: P₀=P_атм— атмосферное давление, Па;

Т— температура воздуха в лаборатории, К;

М= 29 г/моль — молярная масса воздуха.

Оценить погрешность определения вязкости воздуха. Учитывая, что погрешность определения уровней воды в коленах U-образного манометра в несколько раз превышает погрешность остальных величин, входящих в формулу (6), ошибка измерения может быть представлена в виде:

.

Окончательно результаты измерения коэффициента вязкости и длины свободного пробега молекулы воздуха представить в виде:

,

.