 |
Протокол лабораторной работы №7
|
|
|
|
| № опытов |
| 
| Η1 |
|
| Η2 | γ | Δγ |
Среднее значения 
Результат: 
Вопросы для самопроверки к работе №7
1. Напишите уравнение I начала термодинамики.
2. Что такое внутренняя энергия газа?
3. Что такое молярная теплоемкость при 
и 
.
4. Напишите уравнение Майера.
5. Запишите I начало термодинамики для изохорического, изобарического и изотермического процессов.
6. Какой процесс называется адиабатным?
Запишите соотношение между P и V, T и V при адиабатном процессе.
Список рекомендуемой литературы
1. Дмитриева В.Ф., Прокофьев В.Л. Основы физики. – М.: Высшая школа, 2009.
2. Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высшая школа, 2010.
Материально–техническое обеспечение
1. Установка для лабораторной работы по молекулярной физике «Определение показателя степени в уравнении Пуассона методом Клемана – Дезорма».
2. Программа для моделирования лабораторной работы на компьютере.
Лабораторная работа №8.
«Определение коэффициента вязкости жидкости по методу Стокса»
Краткая теория.
Движение молекул газа в термодинамической равновесной системе полностью хаотично. Из основных представлений кинетической теории следует, что газы испытывают в 1 секунду порядка 
столкновений (соударений). Число столкновений (среднее) за 1с
,
где d – эффективный диаметр молекул газа;
n – концентрация (т.е. число молекул в единице объёма); 
;
– средняя арифметическая скорость молекул.
|
|
|
Расстояние, которое проходит молекула между двумя последовательными соударениями называется средней длиной свободного пробега 
;
В газах и жидкостях вследствие хаотичного движения молекул происходит необратимый процесс переноса различных физических величин. Эти явления объединяются общим названием «явление переноса».
I. Перенос массы от мест с более высокой концентрацией молекул к местам с более низкой концентрацией называют диффузией.
Эта масса определяется уравнением:
Здесь 
– площадка, нормальная к потоку продиффундирующему через неё массы М;
– время движения молекул через площадку ;
– градиент концентрации; 
; 
– масса одной молекулы газа;
Д – коэффициент диффузии: 
.
II. Перенос импульса молекулами из соприкасающихся слоёв газа или жидкости, в которых молекулы движутся с разными скоростями в одном направлении, определяют силы внутреннего трения (их называют вязкостью).
Сила внутреннего трения F между двумя слоями жидкости определяется уравнением
,
здесь 
– градиент скорости, т.е. изменение скорости на единицу длины в направлении оси х.
Коэффициент вязкости 
, где 
– плотность газа или жидкости.
III. Перенос энергии происходит вследствие хаотичного движения молекул из областей с более высокой температуры и обладающих большей энергией (
) в области с более низкой температурой. Этот процесс называется теплопроводностью. Перенос энергии определяется уравнением
где Q – количество теплоты, перенесённое через изотермическую площадку за время ;
– градиент температуры;
х – коэффициент теплопроводности.
;
– удельная изохорическая теплоёмкость.
При движении тела в вязкой среде возникает сопротивление этому движению. При малых скоростях и обтекаемой форме тела сопротивления обусловлена вязкостью жидкости. Слой жидкости, непосредственно прилегающий к твёрдому телу, прилипает к его поверхности и увлекается им. Следующий слой увлекается за телом с меньшей скоростью. Таким образом, между слоями возникают силы внутреннего трения.
|
|
|
При падении шарика радиуса r в вязкой жидкости, находящеёся в мензурке (рис. 1), на него действует две противоположно направленные силы. Одна из них f обусловлена гравитацией за вычетом выталкивающих (архимедовой) силы. Другая сила F обусловлена внутренним тернием. Из теории следует, что
(1)
(2)
где 
– коэффициент вязкости (или внутреннего трения);
– плотность вещества шарика;
– плотности жидкости;
g – ускорение силы тяжести;
– скорость шарика.
Цель работы – измерение вязкости жидкости методом Стокса.
Как видно из (2), сила растёт с увеличением скорости до тех пор, пока не установится равенство сил f и F:
(3)
С этого момента шарик движется равномерно и прямолинейно (установившиеся движение). Из (3) следует, что коэффициент вязкости
(4)
В методе Стокса по этой формуле, измерив r и и пользуясь известными значениями , и g, определяют вязкость жидкости.
|
|
|
