Міністерство освіти і науки України

Національний університет „ Львівська Політехніка “

Кафедра фізики

ЗВІТ

Про виконання лабораторної роботи №23

Визначення коефіцієнта в’язкості повітря та середньої довжини вільного пробігу молекул повітря

Виконав:

Сенів І.Б.

Перевірив:

Горіна О.М.

Львів - 2008

Мета роботи: визначити коефіцієнт в’язкості повітря і середню довжину вільного пробігу молекул повітря.

Прилади і матеріали: мікроманометр, секундомір, термометр, барометр, посудина з водою, капіляр, мензурка.

Короткі теоретичні відомості:

В’язкість – це властивість реальних рідин та газів чинити опір при переміщенні однієї частини рідини відносно іншої. Ньютон експериментально встановив, що величина сили внутрішнього тертя F_T прямо пропорційна площі поверхні шару рідин S і ґрадієнту швидкості .

Сила внутрішнього тертя між шарами напрямлена протилежно до напряму швидкості швидшого шару і становить:

,

де  коефіцієнт пропорційності, який називається

коефіцієнтом в’язкості, або динамічною в’язкістю;

 градієнт швидкості,

S  площа поверхні шарів.

Звідси:

.

Коефіцієнт в’язкості чисельно дорівнює силі тертя, яка виникає між шарами рідини одиничної площі при градієнті швидкості, що дорівнює одиниці.

Коефіцієнт в’язкості вимірюється в .

• для визначення коефіцієнта в’язкості повітря Використавши формулу Пуазейля:

, (1)

одержимо:

(2)

де L i r  відповідно довжина і радіус капіляра ;

p  різниця тисків на кінцях капіляра ;

t  час проходження повітря через капіляр ;

V  об’єм повітря, що пройшло через капіляр.

• для визначення середньої довжини вільного пробігу молекул повітря

Довжина вільного пробігу молекул – це шлях, який проходить молекула між двома послідовними зіткненнями з іншими молекулами. Для різних молекул ці довжини різні, але у випадку дуже великого числа молекул можна розглядати середню довжину вільного пробігу молекул –  .

Коефіцієнт в’язкості газу зв’язаний з густиною газу , середньою довжиною вільного пробігу молекул  і середньою арифметичою швидкістю молекул u співвідношенням:

u (3)

З рівняння Менделєєва - Клапейрона густину газу можна виразити як:

(4)

де М – молярна маса газу;

р і Т  тиск і температура газу;

R  універсальна газова стала.

Врахувавши, що:

u = , (5)

та підставивши (4) і (5) в (3), одержимо:

 =  (6)

З (6) отримаємо:

 =  1,88 (7)

радіус капіляра r = (0,330,005)10^-3 м

довжина капіляра L = (2500,5)10^-3 м

молярна маса повітря М = 29  10^-3 кг/моль

універсальна газова стала R = 8, 31 Дж/(моль К)

Фізичні величини, які вимірюються прямим способом: p – різниця тисків на кінцях капіляра, t – проміжок часу витікання (30-40) води, V – об’єм повітря, яке увійшло в посудину (цей об’єм рівний об’єму води, що витекла).

Фізичні величини, які вимірюються непрямим способом: - коефіцієнт в’язкості повітря, - похибка при розрахунках коефіцієнта в’язкості повітря,  - середня довжина вільного пробігу молекул повітря,  - похибка при розрахунках середньої довжини вільного пробігу молекул повітря.

Таблиця результатів вимірювань і розрахунків

№	p, Па	t, с	V, м3	з, Па  с	, Па  с	, м	, м
1	372,4	8,61	0,08
2	264,4	12,34	0,06
3	360,6	9,11	0,07
сер.	312,93	10,02	0,07

Обчислення шуканих величин за робочими формулами:

Обчислення похибок (формули та розрахунки):

- формула для обчислення відносної похибки .

- формула для обчислення абсолютної похибки .

- формула для обчислення абсолютної похибки .

- формула для обчислення відносної похибки .

Запис кінцевого результату:

Аналіз результатів та висновки: на даній лабораторній роботі я визначив коефіцієнт в’язкості повітря, використавши формулу Пуазейля, . Визначивши величину , визначив середню довжину вільного пробігу молекул повітря, вивівши формулу для її знаходження, використовуючи формулу Менделєєва - Клапейрона, . Обчислив абсолютні похибки в’язкості повітря та середньої довжини вільного пробігу молекул повітря ; .

Підпис студента

Оцінка виконання роботи

Допуск	Захист	Дата виконання

Підпис викладача