Молекулярная физика (2 семестр) Кл. / Лаб.№5 / Лабораторная работа №5

Бланк лабораторной работы

ПЕТРОЗАВОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕСИТЕТ

Кольский филиал

ФИО: Климов Андрей Александрович							Наименование лабораторной работы: Лабораторная работа № 5 Определение вязкости газа и средней длины пробега молекул
Факультет: Физико-энергетический
Курс, группа: 1курс, 1 группа							Цель работы: экспериментальное определение коэффициента внутреннего трения воздуха; определение средней длины свободного пробега молекул воздуха
Этап работы	Оценка	Дата	Преподаватель
Допуск
Окончание					Принадлежности:
Итоговая оценка

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ И МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ

Закон вязкости (внутреннего трения) Ньютона — математическое выражение, связывающее касательное напряжение внутреннего трения (вязкость) и изменение скорости среды  в пространстве  (скорость деформации) для текучих тел (жидкостей и газов):

,

где величина  называется коэффициентом внутреннего трения или динамическим коэффициентом вязкости (единица СИ – Па*с); с физической точки зрения она представляет собой удельную силу трения при градиенте скорости, равном единице. Кинематическим коэффициентом вязкости называется величина  (единица СГС — Стокс,  − плотность среды).

Сила фения F, действующая на участок поверхности плоского слоя площадью S, выражается феноменологическим (полученным путем обобщения опытных данных) соотношением:

 В кинетической теории газов коэффициент внутреннего трения вычисляется по формуле

,

где  — средняя скорость теплового движения молекул,  − средняя длина свободного пробега; или:

Здесь - средняя скорость теплового движения молекул идеального газа; М - молярная масса; Т- температура; R - универсальная газовая постоянная; - средняя длина свободного пробега молекул, вычисляемая по формуле:

S_эфф - эффективное сечение соударения молекул; n - концентрация; p - плотность газа.

Закон Пуазёйля (иногда закон Хагена — Пуазёйля) — это физический закон так называемого течения Пуазёйля, то есть установившегося течения вязкой несжимаемой жидкости в тонкой цилиндрической трубке.

При установившемся ламинарном движении вязкой несжимаемой жидкости сквозь цилиндрическую трубу круглого сечения секундный объёмный расход прямо пропорционален перепаду давления на единицу длины трубы и четвертой степени радиуса и обратно пропорционален коэффициенту вязкости жидкости.

где

 — перепад давления на концах капилляра, Па;

 — секундный объёмный расход жидкости, м³/с;

 — радиус капилляра, м;

 — диаметр капилляра, м;

 — коэффициент динамической вязкости, Па·с;

 — длина капилляра, м.

Формула используется для определения вязкости жидкостей.