Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
70
Добавлен:
19.02.2016
Размер:
132.61 Кб
Скачать

Міністерство освіти і науки України

Житомирський державний технологічний університет

Кафедра фізики

Група

Лабораторна робота №8

Тема: “Визначення середньої довжини вільного пробігу і

ефективного діаметра молекул повітря”

Виконав:

Перевірив:

Житомир

2004р.

Мета роботи: навчитися проводити нескладний експеримент з визначенням параметрів мікропросвіту.

Прилади і матеріали: установка, змонтована на штативі, секундомір, склянка, терези, важки.

Теоретичні відомості та опис установки

Щоб знайти довжину вільного пробігу молекули газу через безпосередньо вимірювані величини, скористаємось формулою, що виражає залежність коефіцієнта внутрішнього тертя (в’язкості) від середньої довжини вільного пробігу і середньої арифметичної швидкості молекул ucp:, де p — густина газу.

Визначивши звідси довжину вільного пробігу і величину p, з рівняння Менделєєва – Клапейрона знайдемо: , або .

Коефіцієнт в’язкості газів можна знайти, скориставшись формулою Пуазейля, що виражає через безпосередньо вимірювані параметри газового потоку в капілярі: , де V – Об’єм газу, що пройшов через трубку через час t; Δp – різниця тисків на кінці трубки; r, b – відповідно радіус і довжина капіляра.

Підставивши у , знайдемо

, де .

Ефективний діаметр молекул можна визначити, користуючись формулою .

Замінивши у цій формулі n виразом: , дістанемо формулу для ефективного діаметра молекул , де T , p — відповідно температура і тиск, при яких проходить дослід і значення яких беруть з показів барометра і термометра, що є в лабораторії; p0, T0 — відповідно тиск і температура за нормальних умов; n0=2.69*1026 м-3 — число Лошмідта; — середнє значення з п’яти визначених за формулою .

Порядок виконання роботи

Заповнити трубку на три чверті водою і відмітити рівень h1 води.

Відкрити кран і почекавши, коли вода почне витікати з трубки краплями, підставивши попередньо зважену склянку і ввімкнути секундомір.

Коли в склянці буде приблизно 50 … 80 см3 води, закрити кран і одночасно зупинити секундомір.

Відмітити новий рівень h2 води.

Зваживши склянку з водою і знаючи масу порожньої склянки, визначають об’єм води, що зайшов у трубку через капіляр.

За формулами і підрахувати середню довжину вільного пробігу й ефективний діаметр молекули повітря. Різницю тиску визначити за формулою , де р0 — густина води при температурі досліду; h1 , h2 — висота стовпчика води, відлічена від місця витікання води.

Дослід повторити п’ять разів. Результати вимірювань і підрахунків записати в таблицю:

п/п

t, с

h1, мм

h2, мм

р, Па

V, см³

λ, м

λ, м

α, м

α, м

1

109

200

145

1690,5

50

2,57*10-8

0,01*10-8

0.189*10-9

0

2

106

200

155

1739,5

50

2,58*10-8

0

0.189*10-9

0

3

107

200

155

1739,5

50

2,60*10-8

-0,02*10-8

0.188*10-9

0,001*10-9

4

107

195

155

1715

50

2,57*10-8

0,01*10-8

0.189*10-9

0

5

108

195

155

1715

50

2,59*10-8

-0,01*10-8

0.189*10-9

0

Ср

107,4

198

153

1719,9

50

2,58*10-8

0,01*10-8

0.189*10-9

2*10-13

=7·10-17 ; Т = 20°С = 293 К; Р = 98420 Па; ; L = 44,8·10-3м; r = 0,1·10-3м; ; , де n0=2.69·1026 м-3 (число Лошмідта)

λ1 = =2,57·10-8м

λ2 = =2,58·10-8м

λ3 = =2,60·10-8м

λ4 = =2,57·10-8м

λ5 = =2,59·10-8м

Задача

Найти среднюю длину свободного пробега молекул азота при температуре 17°С и давлении 104н/м2.

Розв’язок

, , де n0=2.69*1026 м-3 — число Лошмідта

d(Na) = 3·10-10v – за табличними даними

λ =

Відповідь: λ = 10-7м

Контрольні питання

Поясніть суть явищ переносу та молекулярні явища, якими вони зумовлені.

В термодинамічних нерівномірних системах виникають певні необоротні процеси, які називають явищами переносу, в результаті яких відбувається просторовий перенос енергії, маси, кількості руху.

До явищ переносу відносяться теплопровідність, (обумовлена переносом енергії), дифузії (зумовлена переносом маси), внутрішнє тертя (зумовлене переносом кількості руху).

Від яких параметрів залежить коефіцієнт в’язкості газів?

– коефіцієнт в’язкості газів, , ~ .

Залежить від температури, маси .

Соседние файлы в папке Довбань