Теоретичні відомості. Контрольні запитання та завдання

ВИЗНАЧЕННЯ ДОВЖИНИ ВІЛЬНОГО ПРОБІГУ ТА ЕФЕКТИВНОГО ДІАМЕТРУ МОЛЕКУЛ ПОВІТРЯ

Контрольні запитання та завдання

1. Що таке коефіцієнт внутрішнього тертя? Який його фізичний зміст?

2. Від чого залежить коефіцієнт в’язкості?

3. Поясніть залежність коефіцієнту в’язкості в рідині та в газі від температури?

4. Що таке ламінарна та турбулентна течії? Поясніть причини їх виникнення.

5. Виведіть формулу Пуазейля.

Лабораторна робота № 1-13

Мета роботи:

1. Повторити основні поняття МКТ.

2. Визначити довжину вільного пробігу молекул.

3. Визначити ефективний діаметр молекул поверхні.

Прилади і обладнання:

1. посудина з краном в нижній частині та капіляром, який проходить крізь пробку у верхньому отворі;

2. мензурка;

3. секундомір;

4. термометр.

Молекулярно-кінетична теорія встановлює зв’язок між коефіцієнтом внутрішнього тертя ідеального газу η, середньою довжиною вільного пробігу молекули λ і середньою арифметичною швидкістю ν їх переміщення у вигляді

, (13.1)

де ρ − густина газу.

Більш детальний розгляд даного зв’язку з урахуванням розподілу молекул за швидкостями дає таку ж формулу, але вже з іншим числовим коефіцієнтом:

. (13.2)

Замінимо ν та ρ на їх значення з кінетичної теорії та отримаємо:

, (13.3)

де Т − абсолютна температура; R − стала газів; M − молекулярна маса газів.

Всі фізичні величини, зокрема η, постійні або легко вимірюються, тому експериментально вимірюючи η, легко підрахувати потім і λ за формулою (13.3).

Для вимірювання коефіцієнту внутрішнього тертя можна скористатися формулою Пуазейля:

, (13.4)

де V − об’єм газу, який витікає через капіляр за час t; r − радіус капіляра; Δ Р − різниця в тиску на кінцях капіляра; l − довжина капіляра.

Із (13.4) маємо

. (13.5)

Всі фізичні величини в правій частині можуть бути виміряні безпосередньо.

Методика вимірювань та опис вимірювальної установки:

Вимірювальна установка зображена на рис.13.1.

Посудину А з краном К в нижній частині наповнюють водою так, щоб рівень води не перевищував шкалу S, що приклеєна до скляної посудини. Через пробку в посудині А проходить капіляр L, радіус і довжина якого вказані в таблиці на установці. Капіляр не повинен торкатися поверхні води. Кран К має отвір значно більшого перерізу, ніж капіляр (рис.13.1).

При відкриванні крану починається витікання рідини під дією гідростатичного тиску рідини, яка знаходиться вище рівня отвору крану.

, (13.6)

де h₁ і h₂ − початкова і кінцева висота рідини в посудині, відповідно; ρ − густина рідини; g − прискорення вільного руху.

Об’єм повітря V, яке пройшло крізь капіляр, буде дорівнювати об’єму рідини, яка витекла через кран К в мензурку.

Дата добавления: 2014-12-27