Студопедия
Обратная связь


Авиадвигателестроения Административное право Административное право Беларусии Алгебра Архитектура Безопасность жизнедеятельности Введение в профессию «психолог» Введение в экономику культуры Высшая математика Геология Геоморфология Гидрология и гидрометрии Гидросистемы и гидромашины История Украины Культурология Культурология Логика Маркетинг Машиностроение Медицинская психология Менеджмент Металлы и сварка Методы и средства измерений электрических величин Мировая экономика Начертательная геометрия Основы экономической теории Охрана труда Пожарная тактика Процессы и структуры мышления Профессиональная психология Психология Психология менеджмента Современные фундаментальные и прикладные исследования в приборостроении Социальная психология Социально-философская проблематика Социология Статистика Теоретические основы информатики Теория автоматического регулирования Теория вероятности Транспортное право Туроператор Уголовное право Уголовный процесс Управление современным производством Физика Физические явления Философия Холодильные установки Экология Экономика История экономики Основы экономики Экономика предприятия Экономическая история Экономическая теория Экономический анализ Развитие экономики ЕС Чрезвычайные ситуации ВКонтакте Одноклассники Мой Мир Фейсбук LiveJournal Instagram 500-летие Реформации

Загрузка...

Определение длины свободного пробега и эффективного диаметра молекул газа по коэффициенту внутреннего трения

Коэффициент внутреннего трения (вязкости) для газа может быть найден  из формулы Пуазейля:
,                                 (1)
где  - радиус капилляра,
 - его длина,
 - разность давлений на концах капилляра, которой обусловлено течение газа,
- время, в течение которого протекает объем газа, равный V.
Так как все величины в правой части формулы (1) доступны измерению, то этой формулой можно непосредственно пользоваться для определения коэффициента внутреннего трения газа.
С другой стороны, кинетическая теория устанавливает определенное соотношение между коэффициентом внутреннего трения газов, средней длиной свободного пробега молекул газа и средней скоростью их движения. Это соотношение обыкновенно пишут в таком виде:
                                     (2)
где r - плотность газа,
      - средняя длина свободного пробега газовых
молекул,
- средняя (арифметическая) скорость их движения.
Численное значение коэффициента k зависит от сил взаимодействия между молекулами газа и приближенно равняет 0,5. Таким образом, формула (2) принимает вид:
.                                    (3)
Если известна температура газа, при которой определялся коэффициент внутреннего трения h, то средняя скорость газовых молекул  может быть найдена по известному выражению:
,                                    (4)
где R - универсальная газовая постоянная,
Т - абсолютная температура газа,
m  - молекулярный вес.
Плотность r газа берется при тех условиях (давлении и температуре) , при которых определялось , и определяется из уравнения Клапейрона:
 .                                      (5)
И из формулы (3) можно найти длину свободного пробега.
Известное соотношение
                                  (6)
позволяет найти эффективный диаметр молекул газа, если известно .
n - Число молекул газа n при данных условиях (температуре и давлении) в единице объема.
,

где  - число молекул в 1при нормальных условиях (число Лошмидта).
Таким образом, измерив коэффициент вязкости газа, можно найти длину свободного пробега и эффективный диаметр его молекул

Выполнение работы

Сосуд A (см. рис.) с краном в нижней части наполнен водой так, чтобы уровень воды не выходил за пределы шкалы S, укрепленной на сосуде. Капилляр K находится в цилиндре C, который закрыт сверху и имеет оливки для впуска пара, если измере­ния производятся при температуре паров кипящей воды.
Капилляр соединен со змеевиком сравнительно большого диаметра, один конец которого q выходит наружу, через него газ поступает в капилляр.

Если открыть кран L, то вода будет выливаться из сосуда, а через капилляр воздух будет засасываться в него. При этом следует иметь в виду, что правильные результаты опыта будут в том случае, если истечение воды определяется диаметром капилляра K, а не отверстием крана L.

 

 Для определения коэффициента вязкости нужно знать  
Радиус капилляра r измеряют на отрезанном от него кусочке микроскопом. Измерения следует производить несколько раз в разных направлениях, после чего вычисляют среднее значение. Давление , под которым втекает воздух в капилляр, V и  находят таким образом. Если открыть кран L, то сначала вода из него выливается непрерывной струйкой благодаря некоторому избыточному давлению над поверхностью воды в сосуде, но скоро она начинает вытекать сериями капель, так как капилляр узкий и воздух просачивается через него медленно. Пустой стаканчик, предварительно перед этим взвешенный, подставляют после какой-то очередной серии капель и одновременно пускают секундомер. Сразу же замечают по шкале S высоту уровня воды . Когда в стаканчике будет приблизительно 50-70 воды, его убирают, секундомер останавливают и замечают новый уровень воды в сосуде. По весу воды в стаканчике находят объем воздуха, вошедшего че­рез капилляр в сосуд, то есть V .
Давление, под которым вте­кает воздух в сосуд, будет

По полученным данным находят h. Затем, измерив комнатную температуру и барометрическое давление воздуха, определяют   и r и находят , а затем уже s. Такой же опыт проделывают при температуре паров кипящей воды, пропуская через цилиндр C пар от кипятильника.
Измерение начинают через несколько минут после того, как пар начал выходить из оливки.





 

Читайте также:

Определение удельной теплоемкости твердых тел методом адиабатического калориметра

Определение коэффициента Пуассона из зависимости скорости звука в газе от температуры по методу стоячей волны

Двумерное распределение Максвелла

Определение перемещений для деформации растяжение-сжатие

Определение теплоемкости металлов методом охлаждения

Вернуться в оглавление: Физика

Просмотров: 12599

 
 

54.162.60.75 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам.