![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Введение
- •Измерение физических величин и вычисление погрешностей
- •Определение погрешностей при прямых измерениях
- •Определение погрешностей при косвенных измерениях
- •Графическое изображение результатов работы
- •Оформление отчета по работе
- •Часть 1
- •Измерения и обработка результатов
- •Лабораторная работа №2 определение момента инерции махового колеса и силы трения в опоре
- •Краткая теория
- •Порядок выполнения работы.
- •Контрольные вопросы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 4 опытная проверка уравнения бернулли
- •Краткая теория
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Краткая теория
- •Описание лабораторной установки.
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа №7 определение коэффициента внутреннего трения газа, средней длины свободного пробега и эффективного диаметра его молекул
- •Теоретическое введение. При движении слоев газа параллельно друг другу с различными по величине скоростями между ними возникают силы внутреннего трения (закон Ньютона)
- •Теория метода
- •Порядок выполнения работы.
- •Контрольные вопросы.
- •Литература
- •Лабораторная работа № 8 определение отношения удельных теплоемкостей газа методом адиабатического расширения.
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
Теория метода
Для
измерения коэффициента динамической
вязкости воздуха в данной работе
используется метод
Пуазейля
(метод основан на определении скорости
истечения жидкости или газа через
капилляр). Если открыть кран К,
то вследствие вытекания воды из баллона
давление воздуха будет уменьшаться и
в него будет через капилляр засасываться
воздух. ОбъемV
газа, протекающего через капиллярную
трубку радиуса r
за время t,
определяется по формуле Пуазейля:
,
где
- коэффициент внутреннего трения или
динамическая вязкость газа,
-
длина капилляра,
- разность давлений на его концах
Здесь
g
– ускорение свободного падения, h
– разность
столбов жидкости в манометре,
- плотность
воды (1000
)
Из
этой формулы получается выражение для
:
(1)
Здесь все величины доступны измерению, что позволяет экспериментально определять коэффициент внутреннего трения.
Коэффициент
внутреннего трения связан со средней
длиной
свободного пробега молекул, плотностью
газа и средней арифметической скоростью
молекул газа соотношением:
(2)
Средняя
арифметическая скорость
молекул определяется по формуле:
(3)
Плотность
газа можно найти, воспользовавшись
уравнением состояния газа:
,
отсюда
,(4)
где P и T – давление и температура газа.
Решая
совместно уравнения (2),
(3)
и (4),
получим формулу для расчета средней
длины
свободного пробега молекул газа:
,
(5)
где R – универсальная газовая постоянная;
-
молярная масса газа (для воздуха
);
P
– давление газа (в условиях данной
задачи его можно считать равным 10Па)
Из молекулярно-кинетической теории известно, что
Отсюда найдем эффективный диаметр молекулы газа:
,
(6)
где k – постоянная Больцмана.
Порядок выполнения работы.
Открыть кран К
, подставив под него запасной стаканчик, и выждать пока установится стационарное течение (при этом разность уровней в манометре будет постоянной.
Измерить эту разность уровней h
.
Заменить запасной стаканчик мерным, включить секундомер и измерить время заполнения мерного стаканчика (50 или 100 см
).
Снова измерить разность уровней h
в манометре.
По формулам (1), (5) и (6), используя программу, рассчитать коэффициент
внутреннего трения, среднюю длину
свободного пробега и эффективный диаметр
молекул газа.
Опыт повторить 3 раза.
Результаты измерений и вычислений занести в таблицу.
Включив нагреватель (с разрешения преподавателя), повторить пункты
(1-5) при температурах выше комнатной.
Схема установки
Таблица
№ |
Т |
V |
t |
|
r |
h |
h |
|
|
|
|
σ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Контрольные вопросы.
1.Объясните механизм возникновения силы внутреннего трения в газе.
2.Запишите и поясните закон Ньютона.
3.В чем состоит метод Пуазейля, запишите и поясните формулу Пуазейля.
4.Дайте определения коэффициента внутреннего трения, средней длины свободного пробега и эффективного диаметра молекул газа?
5.От чего зависит коэффициент внутреннего трения газа?