Міністерство освіті і науки України

ВДТУ

Кафедра Фізики

Лабораторна робота № 7 - 2

Виконав ст. гр. РЗ – 01

Вільчинський В.Л.

Перевірив Мельник М.Д.

Вінниця 2002.

Тема: Визначення коефіцієнта внутрішнього тертя та середньої довжини вільного пробігу молекул повітря.

Мета роботи: визначити коефіцієнт внутрішнього тертя і середню довжину вільного пробігу молекул повітря при кімнатній температурі.

Прилади і матеріали: посудина з капіляром і кранами в верхній та нижній частинах, мензурка, секундомір, термометр, барометр.

Теоретичні відомості

Для визначення коефіцієнта внутрішнього тертя η можна скористатись методом витікання рідини чи газу через капілярну трубку. Об’єм рідини чи газу, що протікає через трубку з круглим внутрішнім перерізом за час τ, визначається за формулою Пуазейля:

(1)

де r – радіус капіляра; Δp – різниця тисків на кінцях капіляра;

l – довжина капіляра;

З цього рівняння визначимо коефіцієнт внутрішнього тертя:

(2)

Як бачимо, всі величини правої частини піддаються безпосередньому вимірюванню.

Кінетична теорія газів встановлює зв’язок між коефіцієнтом внутрішнього тертя ідеального газу η, середньою довжиною вільного пробігу молекул газу λ і середньою арифметичною швидкістю ΰ їх руху:

(3)

де ρ – густина газу.

Замінимо в цьому рівнянні ρ і ΰ за допомогою відомих з кінетичної теорії газів співвідношень:

і виконаємо необхідні перетворення. Одержимо формулу для визначення середньої довжини вільного пробігу молекул:

(4)

де Р – тиск газу; R – молярна газова стала; Т – абсолютна температура; μ – молярна маса газу.

Хід роботи

1.Перед початком посліду посудина повинна не менше ніж наполовину заповнюватись водою. В разі необхідності воду залити через кран К₁, який після цього потрібно обов’язково закрити.

2.Відкрити кран К₂, щоб вода витікала в допоміжному склянку.

3.Коли через кілька секунд вода почне витікати окремими краплинами, забрати допоміжну склянку і підставити мензурку, одночасно вмикаючи секундомір і відмічаючи висоту рівня води h₁.

4.Коли в мензурці збереться 50см³ води, зупинити секундомір, закрити кран К₂ і відмітити новий рівень в посуді h₂. Записати показання секундоміра τ.

5.Виміряти кімнатну температуру Т і атмосферний тиск Р.

6.Всі дані вимірювань, а також значення радіуса капіляра r та його довжину l занести в таблицю.

h1 (м)	h2 (м)	V (м3)	τ (с)	Т (К)	Р (Н/м2)	r (м)	l (м)
11,5	11,3	5*10-3	310	293	1004	(0,175±0,05)*10-3	0,04

Обробка результатів експерименту

1.За формулою (5) розрахувати значення Р.

2.За формулою (2) визначити коефіцієнт внутрішнього тертя повітря.

3.За формулою (4) вирахувати середню довжину вільного пробігу молекул повітря.

4.Знайти абсолютну та відносну похибки експерименту. Зробити висновок.

Контрольні запитання

1.Середня довжина вільного пробігу молекул та число зіткнень в одиницю часу.

2.Закон Пуазейля.

3.Коефіцієнт в’язкості, його фізичний зміст, одиниці вимірювання.