Главная | Обратная связь
МегаЛекции

Обробка результатів експерименту





Лабораторна робота №7-2

З дисципліни: «Фізика»

На тему: «Визначення коефіцієнта внутрішнього тертя та

середньої довжини вільного пробігу молекул повітря»

 

Підготував: студент групи МІТ-11(б)

Сікорський Дмитро

 

 

Перевірив: к.ф.-м.н.,доц. Стасенко В.А.

 

 

Вінниця 2013

Мета роботи: визначити коефіцієнт внутрішнього тертя і середню довжину вільного пробігу молекул повітря при кімнатній температурі.

Прилади і матеріали: посудина з капіляром і кранами у верхній та нижній частинах, мензурка, секундомір, термометр, барометр.

Теоретичні відомості

Для визначення коефіцієнта внутрішнього тертя h можна скористатись методом витікання рідини чи газу через капілярну трубку. Об’єм рідини чи газу, що протікає через трубку з круглим внутрішнім перерізом за час t, визначається за формулою Пуазейля:

, (1)

де r — радіус капіляра;

— різниця тисків на кінцях капіляра;

— довжина капіляра.

З цього рівняння визначимо коефіцієнт внутрішнього тертя:

. (2)

Як бачимо, всі величини правої частини піддаються безпосередньому вимірюванню. Кінетична теорія газів встановлює зв’язок між коефіцієнтом внутрішнього тертя ідеального газу h, середньою довжиною вільного пробігу молекул газу l і середньою арифметичною швидкістю їх руху:

, (3)

де r – густина газу.

Рис. 7.2.1

Замінимо в цьому рівнянні r і за допомогою відомих з кінетичної теорії газів співвідношень: ; і виконаємо необхідні перетворення. Одержимо формулу для визначення середньої довжини вільного пробігу молекул:

, (4)

де р – тиск газу;

R – молярна газова стала;

Т – абсолютна температура;

m – молярна маса газу.

У даній роботі всі необхідні величини вимірюють на установці, конструкція якої подана на рис. 7.2.1.

Посудина має шкалу і кран К для витікання води. Крізь корок посудини проходить капіляр L, радіус і довжина якого задані. Капіляр не повинен досягати поверхні води.

При закритому крані тиск повітря над рідиною в посудині дорівнює атмосферному, оскільки посудина з’єднана з атмосферою через капіляр. Якщо відкрити кран К, то внаслідок витікання води тиск в посудині стане зменшуватись і всередину через капіляр стане засмоктуватись повітря. Маючи певну в’язкість, повітря буде повільно просочуватись крізь капіляр, внаслідок чого тиск в посудині стане менший атмосферного. Через певний час сума тисків газу і рідини всередині посудини на рівні отвору з краном К стане рівною атмосферному тискові, тобто:



,

 

де р1 — тиск газу в посудині;

r1 — густина рідини;

g — прискорення вільного падіння;

h1 — висота стовпчика рідини у даний момент.

При цьому на кінцях капіляра встановиться різниця тисків

,

яка обумовлює протікання повітря через капіляр в посудину. Ця різниця з часом зменшуватиметься із зниженням висоти стовпчика рідини. Але тому, що площа перерізу посудини велика, а об’єм рідини, що витікає, порівняно малий, то зміна висоти стовпчика рідини і різниці тисків будуть незначними. Тому в формулі (2) за різницю тисків на кінцях капіляра можна взяти середнє значення гідростатичного тиску на початку і в кінці досліду, тобто:

. (5)

Об’єм повітря, що протікає через капіляр V, буде дорівнювати об’єму рідини, що витікає через кран К в мензурку.

 

Хід роботи

1. Перед початком досліду посудина повинна не менше ніж наполо­вину заповнюватись водою.

2. Відкрити кран К, щоб вода витікала в допоміжну склянку.

3. Коли через кілька секунд вода почне витікати окремими краплинами, забрати допоміжну склянку і підставити мензурку, одночасно вмикаючи секундомір і відмічаючи висоту рівня води h1.

4. Коли в мензурці збереться 50 см3 води, зупинити секундомір, закрити кран К і відмітити новий рівень води в посудині h2.

5. Виміряти кімнатну температуру Т і атмосферний тиск ратм.

6. Всі дані вимірювань, а також значення радіуса капіляра r та його довжину L занести в таблицю.

 

h1 (м) h2 (м) V (м3) t (с) Т (К) р (Н/м2) r (м) L (м)
               

Обробка результатів експерименту

1. За формулою (5) розрахувати значення Dр.

2. За формулою (2) визначити коефіцієнт внутрішнього тертя повітря h.

3. За формулою (4) вирахувати середню довжину вільного пробігу молекул повітря .

4. Знайти абсолютну та відносну похибки експерименту. Зробити висновки.

Контрольні запитання

1. Середня довжина вільного пробігу молекул та число зіткнень в одиницю часу.

2. Закон Пуазейля.

3. Коефіцієнт в’язкості, його фізичний зміст, одиниці вимірювання.





Рекомендуемые страницы:




Читайте также:


Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015- 2020 megalektsii.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.