Описание установки

Установка для определения коэффициента вязкости воздуха состоит из стеклянного сосуда А с краном К (рис.1). Сосуд наполнен водой и закрыт с помощью зажима З.

В сосуд впаян капилляр Т, который соединяет пространство внутри сосуда с атмосферой. С помощью шланга сосуд соединен с манометром, которым измеряют разность давления воздуха внутри и вне сосуда. Верхняя часть сосуда с капилляром закрыта кожухом.

Если открыть кран К, то при вытекании воды из сосуда давление в нем понижается. На концах капилляра Т возникает разность давлений P, поэтому воздух через капилляр поступает в сосуд.

При протекании воздуха по капилляру прилегающие к стенке слои воздуха не движутся. По мере удаления слоя воздуха от стенки его скорость возрастает и является наибольшей в центре капилляра (рис.2). Следовательно, в текущем по капилляру воздухе существует градиент модуля скорости и между слоями действуют силы внутреннего трения.

При постоянной разности давлений воздуха P на концах капилляра объем воздуха, протекшего через капилляр за время t, определяется законом Пуазейля:

где r - радиус капилляра,

- его длина.

Тогда коэффициент внутреннего трения (вязкости) воздуха

. (6)

Очевидно, что при постоянной разности давлений на концах капилляра объем воздуха, протекшего через капилляр за время t, равен объему воды, вытекшего из сосуда А за это же время.

Если измерять объем вытекшей воды V, время, за которое это количество воды вытекает, и разность давлений P, то по формуле (6) можно определить коэффициент внутреннего трения. Радиус капилляра r и его длина известны.

Зная h и измеряя давление P и температуру Т, при которой производился опыт, определяют по формуле (15) среднюю длину пробега молекулы воздуха.