Политех в Сети

Сайт для Учебы

Определение вязкости и основных характеристик молекулярного движения газов

Рейтинг пользователей: / 0
ХудшийЛучший 

1. Цель. Определить вязкость воздуха, среднюю скорость теплового движения молекул воздуха, длину свободного пробега молекулы и эффективный диаметр молекул при помощи сосуда Мариотта.

2. Схематический рисунок установки.

Рис.1. Схема экспериментальной установки, где 1 – шкала, 2 – трубка, 3 – капилляр, 4 - отверстие, 5 – кран, 6 – мерный стакан.

3. Расчётные формулы.

(1),

Где – вязкость воздуха, B – постоянная прибора, H – разность уровней воды в трубке и сосуде, V – объём воздуха, T – время вытекания.

(2),

Где G – ускорение свободного падения, – плотность воды, R – радиус капилляра, L – длина капилляра.

(3),

Где <V> – средняя скорость теплового движения молекул воздуха, T – абсолютная температура воздуха, M – его молярная масса, R – универсальная газовая постоянная.

<L>= 3HRT/(PM<V>) (4),

Где <L> – средняя длина свободного пробега молекулы, P – атмосферное давление.

(5),

Где D – эффективный диаметр молекул, K – постоянная Больцмана.

4. Основные результаты измерений.

Таблица 1

Результаты измерений и расчётов для определения молекулярных характеристик движения воздуха и его вязкости

№ п/п

H, М

V*103, М3

T, c

1

2

3

4

5

0.015

0.015

0.015

0.015

0.017

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

44.5

48.0

48.0

47.0

41.0

Среднее

0.0154

0.2

45.7

5. Контрольный расчёт.

По формуле (2) находим постоянную для прибора:

Тогда вязкость воздуха равна:

Средняя скорость теплового движения равна:

Средняя длина свободного пробега равна:

Эффективный диаметр молекул равен:

6. Вывод. В результате опыта при помощи сосуда Мариотта удалось определить основные характеристики молекулярного движения воздуха и его вязкости. На точность полученного результата могли повлиять, в первую очередь, человеческий фактор (достаточно сложно было определить на глаз значение разности уровней), а также несовершенность экспериментальной установки.