Контрольные вопросы

1. Какие явления относятся к явлениям переноса? Почему они объединены одним названием?

2. Что называется вязкостью?

3. Как возникают силы внутреннего трения и как они направлены?

4. Каков физический смысл коэффициента вязкости и единица его измерения в СИ?

5. Записать коэффициент вязкости через микроскопические характеристики и по этой формуле проверить его единицу измерения в СИ.

6. В чем состоит метод Стокса по определению вязкости жидкости?

7. Во сколько раз будут отличаться скорости равномерного падения двух шариков из одного материала, у которых радиусы отличаются вдвое ( )?

Лабораторная работа № 2 Определение коэффициента Пуассона

Цель работы. экспериментально определить коэффициент Пуассона для воздуха и сравнить полученное значение с теоретическим.

Приборы и принадлежности

1. Закрытый баллон с краном.

2. Водяной манометр.

3. Ручной насос.

Краткая теория

Системой тел или просто системой называется совокупность рассматриваемых тел или частиц. Некоторое количество газа, состоящего из определенного числа молекул (частиц), представляет собой термодинамическую систему.

Всякая система может находиться в различных состояниях, характеризующихся определенными параметрами. Основными параметрами, однозначно определяющими состояние газа, являются: объем , давление , температура . Эти величины связаны между собой уравнением состояния, которым для идеального газа является уравнение Менделеева - Клапейрона:

,

где R = 8,31 - универсальная газовая постоянная, - число молей газа, которое в данном случае параметром не является, так как определенно задано.

Равновесным называется такое состояние системы, при котором:

1. параметры во всех точках системы с течением времени не меняются;

2. нет внешних воздействий, которые поддерживали бы эти параметры неизменными.

Если хотя бы одно из этих условий не выполняется, то состояние системы является неравновесным.

Графически равновесное состояние системы можно изобразить точкой, отложив по осям координат значения двух параметров (третий параметр однозначно определяется из уравнения состояния).

Термодинамическим процессом называется изменение состояния рассматриваемой системы, например, данного количества газа , характеризующееся изменением ее параметров. Процесс, состоящий из совокупности последовательных равновесных состояний, называется равновесным.

Известны следующие равновесные процессы.

1. Изохорический процесс ( ). Уравнение = const.

2. Изобарический процесс ( ). Уравнение = const.

3. Изотермический процесс ( ). Уравнение

4. Адиабатический процесс – процесс, протекающий без теплообмена с внешней средой, (при этом процессе энтропия , изоэнтропийный процесс). Уравнение Пуассона pV = const.

Эти процессы можно графически изобразить на диаграммах непрерывными линиями, которые соответственно называют изохорой, изобарой, изотермой, адиабатой. Равновесные процессы являются обратимыми, так как их можно провести в обратном направлении через те же промежуточные состояния системы, что и при прямом ходе.

Одним из фундаментальных законов термодинамики есть закон сохранения энергии с учетом механической и тепловой энергии. Такая общая формулировка закона сохранения энергии называется первым законом (началом) термодинамики:

.

Количество теплоты , сообщенное системе, идет на изменение (увеличение) ее внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними силами.

Внутренняя энергия идеального газа определяется суммарной кинетической энергией поступательного и вращательного движений составляющих его молекул:

_,

где - число степеней свободы молекул газа.

Напомним, что числом степеней свободы молекулы называется наименьшее число независимых координат, определяющих положение молекулы в пространстве, или число независимых движений, которые может совершать молекула. Для одноатомной молекулы (три степени свободы поступательного движения), для двухатомной жесткой молекулы (три поступательные и две вращательные степени свободы), для трехатомной и более сложной жесткой молекулы (три поступательные и три вращательные степени свободы).

Для характеристики тепловых свойств газа (тела) пользуются физической величиной, называемой теплоемкостью (удельной и молярной ).