Порядок выполнения работы

 

1. При закрытом кране В, наполнить баллон водой на 3/4 объема.

2. Открыть кран В и отрегулировать скорость истечения воды таким образом, чтобы разность уровней жидкости в коленах манометра не превышала 2-3 см.

3. Убедившись в том, что течение воздуха через капилляр установилось (в этом случае h остается неизменной), измерить h и с помощью секундомера определить время , в течение которого из баллона вытекает в мерный стакан вода объемом v = 500 см (объем воздуха, прошедшего через капилляр).

4. Не изменяя разность уровней, измерить еще два раза время, в течение которого из баллона вытекает вода объемом v = 500 см . Вычислить разность давлений () (плотность манометрической жидкости взять из справочника).

5. Изменив разность уровней, провести измерения, согласно п.3 и п.4, не менее 3 раз.

6. Вычислить значение динамической вязкости, средней длины свободного пробега, эффективного диаметра, среднюю абсолютную и среднюю относительную ошибки измерений. Результаты опытов и расчетов занести в таблицу 1.

7. Для того, чтобы установить было ли течение воздуха ламинарным, вычислить число Рейнольдса:

                                  ,

где  − средняя скорость течения воздуха через капилляр, r − радиус капилляра,  − плотность воздуха при комнатной температуре и атмосферном давлении (из справочника).

Средняя скорость: , где S − сечение капилляра. Если Re<1000, то течение ламинарное.

Замечание: если время вытекания одного и того же объема воды определяется при несколько отличающихся разностях давлений, усреднить это время нельзя. В этом случае динамическая вязкость рассчитывается три раза, а затем находится ее среднее значение.

Таблица 1

 

№	h, м	, с	, с	P, Па	, Пас	, Пас
1
2
3
1
2
3
1
2
3

 

Продолжение таблицы 1

 

№	, м	d, м	, Пас	, %	, м	/ , %	d, м	d / d, %
1
2
3
1
2
3
1
2
3

 

Контрольные вопросы

 

1. Что называется эффективным диаметром газовых молекул?

2. Как зависит эффективный диаметр от температуры и давления?

3. Что называется длиной свободного пробега газовых молекул?

4. Как зависит длина свободного пробега от температуры и давления?

5. Что называется вязкостью газов, и от каких параметров она зависит?

6. Как объяснить различие температурной зависимости динамической вязкости газов и жидкостей?

7. Получить выражение для определения динамической вязкости газов методом истечения через капилляр?

8. Какие другие методы применяются для определения динамической вязкости жидкостей и газов?

9. Что называется кинематической вязкостью, и в каких единицах она измеряется?

10. Какое течение называется ламинарным?

11. Какой физический смысл имеет число Рейнольдса?

 

Литература

 

1. Фриш, С.Э. Курс общей физики: учебник: [в 3 т.]. Т. 1. Физические основы механики. Молекулярная физика. Колебания и волны / С.Э. Фриш. – 13-е изд., стер. – Санкт-Петербург [и др.]: Лань, 2009. – 480 с.: ил.

2. Савельев, И.В. Курс общей физики: учебное пособие для вузов [в 3 т.]. Т. 1. Механика. Молекулярная физика / И.В. Савельев. – 10-е изд., стер. – Санкт-Петербург [и др.]: Лань, 2008. – 432 с.: ил.

3. Трофимова, Т.И. Основы физики: учебное пособие: в 5 кн. Кн.2. Молекулярная физика. Термодинамика / Т.И. Трофимова. – Москва: Высшая школа, 2007. – 180 с.: ил.

4. Пронин, Б.В. Физика [Электронный ресурс]: учебник / Б.В. Пронин. – Москва: Издательство РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, 2012. – 445 с. – Режим доступа:

http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=144822