- •Лабораторна робота №11 Експериментальне дослідження розподілу електронів за швидкостями
- •Лабораторна робота № 12 Визначення деяких молекулярно-кінетичних характеристик повітря Мета роботи.
- •Прилади та обладнання
- •Коротка теорія.
- •Хід виконання роботи
- •Обчислити:
- •Контрольні питання
- •Визначення коефіцієнта в'язкості рідини методом Стокса.
- •Визначення сталої адіабати повітря атмосфери.
- •Хід виконання роботи та обробка результатів вимірювання.
- •Методика обробки результатів вимірювання
- •Визначення коефіцієнта поверхневого натягу рідини
- •Хід виконання роботи
- •Визначення сталої Больцмана
- •Хід виконання роботи
- •Методика обробки результатів вимірювання
- •Контрольні запитання
Лабораторна робота № 12 Визначення деяких молекулярно-кінетичних характеристик повітря Мета роботи.
За лабораторних приладів виміряти
-
температуру повітря в кімнаті Т.
-
атмосферний тиск Р.
З експерименту визначити
-
вязкість повітря ,
-
середню швидкість молекул V,
-
густину повітря ,
-
коефіцієнт дифузії D,
-
коефіцієнт теплопровідності ,
-
довжину вільного пробігу ,
-
ефективний переріз ,
-
ефективний діаметр молекул повітря d,
-
кількість співударянь молекули повітря за 1с Z.
Прилади та обладнання
термометр, барометр, рідинний манометр, капіляр, мірний стакан, балон з водою.
Коротка теорія.
За модель ідеального газу може слугувати повітря при невеликій вологості та тискові, наприклад, повітря в лабораторії. Саме на його прикладі розглянемо кінетичні характеристики газу. Наведемо основні формули ідеального газу, які будемо застосувати для визначення газокінетичних характеристик повітря при заданих значеннях температури T, тиску P, молярної маси .
1. Середня швидкість
. (1)
2. Густина повітря
. (2)
В [1, пп.8.611-8.6.12] детально показано як можна розрахувати об'ємну витрату V газу з в'язкістю , що протікає через капіляр радіуса r, довжини L при перепаді тисків P на його кінцях за час dt
. (3)
Це є відома формула Пуазейля, за якою можна експериментально визначити величину коефіцієнта в'язкості газу
=, (4)
Величину перепаду тиску на кінцях капіляра запишемо у виді
P=вgΔh, (5)
де в густина манометричної рідини, Δh різниця рівнів рідини у манометрі.
Хід виконання роботи
Коефіцієнт в'язкості повітря визначають за допомогою лабораторної установки, показаної на Мал.1. Установка складається з капіляра 4 герметичної судини 3, крана 2, манометра 5 і мірної судини 1. Коли із судини 3 через кран 2 виливається вода, через капіляр 4 у судину засмоктується повітря. Різниця тисків на кінцях капіляра вимірюється манометром 5. Об’єм повітря, що пройшов через капіляр у судину, дорівнює об’єму води, що витекла із судини.
Радіус капіляра r, його довжина L, густина манометричної рідини є сталі величини установки. Значення атмосферного тиску й температури навколишнього повітря вимірюються безпосередньо.
-
Узяти допоміжну склянку, відкрити кран 2 і зачекати кілька хвилин, поки установиться стаціонарний плин рідини. При цьому різниця рівнів манометричної рідини у манометрі буде постійною.
-
При сталому плині води визначити різницю рівнів Δh рідини в колінах манометра.
-
Замінити допоміжну склянка мірною судиною й секундоміром засікти час, протягом якого із судини витече 0,2, л води.
-
Об’єм води, що витікає, в усіх дослідах повинний бути однаковим. Дослід повторити 7 разів.Результати вимірів занести в Таблицю 1.
-
Занести до Таблиці 2 сталі установки, тиск та температуру повітря, густину манометричної рідини .
Обробка результатів вимірювання