Порядок выполнения работы
Подготовил установку к работе: наполнил сосуд водой, установил мениск микроманометра на нуль.
Медленно открывая кран, понизил давление в сосуде на 20 мм вод.ст. по сравнению с атмосферным. Подождал пока мениск в трубке манометра займёт устойчивое положение.
Поставил под кран сосуда мензурку, одновременно включил секундомер. Когда в мензурке стало около 30 мл воды, остановил секундомер. Записал объём вытекшей воды, время истечения жидкости и показания манометра.
Меняя скорость истечения воды из сосуда, произвел ещё несколько измерений для различных перепадов давления на концах капилляра.
Построил график зависимости Q = V/t от . Из формулы (4) видно, что при ламинарном потоке зависимость Q от носит линейный характер.
По коэффициенту наклона графика определил коэффициент вязкости воздуха . Радиус капилляра измерял микроскопом, длину капилляра - линейкой.
Оценил с помощью выражений (5), (6) возможность применения формулы (4) в нашем случае. В качестве скорости газа в формуле (5) взял .
По формуле (3) нашел среднюю длину свободного пробега молекул воздуха .
Температура определяется по комнатному термометру, атмосферное давление по барометру. Молекулярный вес воздуха и универсальная газовая постоянная даются: = 28.96 г/моль, R = 8.31 * 107 эрг/град моль.
Ход выполнения работы
(Вычисления проводил в системе СГС.)
Вычисляю объемный расход:
Q1 = V/t = 2,137 *10-3 мл/c
Q2 = 2.112*10-3 мл/c
Q3 =2,187 *10-3 мл/c
Q4 = 1,967*10-3 мл/c
Q5 = 2,227 *10-3 мл/c
Q6 = 2,090*10-3 мл/с
Q7 = 2.237 *10-3 мл/c
Нахожу перепады давления по формуле p= gk( (l’+l’’) – l0):
p1 = 1,394 cм
p2 = 1,394 см
p3 = 1,301 см
p4 = 1,270 см
p5 = 1,208 см
p6 = 1,332 см
p7 = 1,742 см
Вычисляю коэффициент внутреннего трения и погрешность.
1 =3*10 p1 / Q2 = 1.86*10-9
2 = 3*10*1301/2.187*10 = 19.8*10
3 = 17.8*10-9
4 = 19.4*10-9
5 = 16.3*10-9
6= 19.1*10-9
7= 23.4*10-9
=19,2*10-9
0,6*10-9
0,6*10-9
1,4*10-9
0,2*10-9
2,9*10-9
0,1*10-9
4,2*10-9
6,4*10-9
4) Вычисляю длину свободного пробега молекул воздуха длину свободного пробега молекул воздуха
= 2,3*10-16 см
Таблица 1.
Nп.п |
Q, мл/с |
p, см |
, |
, |
, |
, |
, см |
1 |
2,137 |
1,394 |
18,6 |
19,2 |
0,6 |
6,4 |
2,3*10-16
|
2 |
2,113 |
1,394 |
19,8 |
-0,6 |
|||
3 |
2,187 |
1,301 |
17,8 |
1,4 |
|||
4 |
1,961 |
1,270 |
19,4 |
-0,2 |
|||
5 |
2,227 |
1,208 |
16,3 |
2,9 |
|||
6 |
2,090 |
1,332 |
19,1 |
0,1 |
|||
7 |
2,237 |
1,742 |
23,4 |
-4,2 |
Рис. 5. Зависимость Q = V/t от .
Вывод: Я определил коэффициент внутреннего трения воздуха =19,2*10-9 и длину свободного пробега молекулы воздуха = 2,3*10-16 см экспериментальным путем. Построил зависимость Q = V/t от и убедился, что при ламинарном потоке зависимость будет линейной.