Описание лабораторной установки

Прибор, с помощью которого производится экспериментальное определение , изображен на рис. 2.

Г

Рис.2. Установки для определения коэффициента внутреннего трения воздуха. 1 – капилляр, 2 – газометр, 3 – спиртовый манометр, 4 – сосуд с жидкостью, 5 – кран газометра, 6 – мерный стакан, 7 – термометр, 8 - нагреватель.

лавная часть прибора – капилляр1, через который протекает воздух из атмосферы в газометр 2. При вытекании воды из газометра, на концах капилляра создается разность давлений , измеряемая спиртовым манометром3. Чтобы через капилляр проходил воздух с различной температурой, перед капилляром помещают сосуд 4 с подогреваемой жидкостью, температура которой фиксируется с помощью термометра 7. Для определения расхода воздуха служит мерный стакан 6. Время наполнения стакана определяется секундомером.

Задание и отчетность

1. Откройте кран 5, отрегулируйте скорость вытекания жидкости из газометра так, чтобы разность уровней спирта в коленах манометра h не превышала 2–2,5 см.

2. Измерьте объем газа прошедшего через капилляр за время t по количеству воды, выливающейся из газометра (V) при установившемся режиме течения воздуха через капилляр. Проделайте измерения при трех различных значениях разности давления.

3. Измерьте атмосферное давление и температуру воздуха в комнате, сравните ее с температурой жидкости в стакане. Рассчитайте плотность воздуха. По формуле (16) подсчитайте коэффициент внутреннего трения воздуха.

4. Убедитесь в том, что течение воздуха в капилляре ламинарное, для этого вычислите число Рейнольдса:

,

где скорость ,S – сечение капилляра (S=r² , r=0,52 мм).

Полученные результаты занесите в таблицу 1.

Таблица 1

Т, К

r, м

h, м

v, м/с

,м

P, H/м2

V, м3

t, с

Re

, Hc/м2

<>



()2

возд.,кг/м3

5. Включите нагреватель 8 в сеть, увеличьте температуру жидкости на 10⁰-12⁰. После выключения нагревателя повторите п.п. 2-4. Полученные результаты занесите в таблицу 1.

6. Повторите п.5 до тех пор, пока температура жидкости в стакане не достигнет 95-97 ⁰С.

7. Определите среднее значение, <> отклонения результатов от среднего значения ,для каждой температуры.

8. Вычислите среднюю квадратичную ошибку отдельного измерения:

,

и среднюю кадратичную ошибку результатов измерений.

9. По формулам (8), (9) и (13) используя полученное значение коэффициента вязкости, найдите идля каждой температуры.

Результаты измерений и расчетов занесите в таблицу 2.

Таблица 2

P, Н/м2	T0, K	, м	, м2

10. Постройте графики зависимости =(T), =(T), =(T).

Контрольные вопросы

1. Пользуясь молекулярно–кинетической теорией, покажите, от каких величин зависит коэффициент внутреннего трения в газах?

2. Какова связь коэффициента внутреннего трения с коэффициентами, характеризующими другие явления?

3. Молекулярно–кинетический смысл числа Рейнольдса.

4. Если течение газа в трубке является ламинарным, по какому закону меняются скорости течения отдельных слоев газа от стенок к оси трубки?

5. Зависит ли коэффициент внутреннего трения, длина свободного пробега воздуха от температуры и давления? Если зависит, то почему?

6. Что такое эффективный диаметр молекулы? От чего он зависит?

7. Какой вид имеет уравнение переноса в феноменологической записи

8. Что такое средняя длина свободного пробега молекул в газе? Может ли она измеряться на опыте?

9. Как получается уравнение переноса в кинетической теории газов? Как раскрывается молекулярно–кинетическое выражение коэффициента переноса, введенного в феноменологическое уравнение?

10. Каковы границы применимости уравнений переноса? В чем трудность применения этих уравнений к разреженному газу?