Міністерство освіти і науки України
Національний університет „ Львівська політехніка “
Кафедра фізики
Лабораторна робота №26
Тема : Визначення коефіцієнта в’язкості повітря та середньої довжини вільного пробігу молекул повітря .
Тема : Визначення коефіцієнта в’язкості повітря та середньої довжини вільного пробігу молекул повітря .
Мета роботи : Визначити коефіцієнт в’язкості повітря і середню довжину вільного пробігу молекул повітря .
Прилади і матеріали
Мікроманометр , секундомір , термометр , барометр , посудина з водою , капіляр , мензурка .
Опис вимірювального пристрою
Сполучені між собою мікроманометр М-м і посудина з водою П з’єднані з атмосферою тонкою скляною трубкою К .
Якщо відкрити кран Кр , вода з посудини П витікатиме у мензурку М , об’єм в посудині ПЕ зростатиме і тиск стане нижчим за атмосферний. Внаслідок цього на кінцях капіляра К виникне певна різниця тисків , яку вимірюють мікроманометром .М-м .
Виведення розрахункових формул
для визначення коефіцієнта в’язкості молекул повітря
Використавши формулу Пуазейля :
V=
одержимо :
,
де L і r - відповідно , довжина і радіус капіляра
- різниця тисків на кінцях капіляра
t - час проходження повітря через капіляр
V – об’єм повітря , що пройшло через капіляр
для виведення середньої довжини вільного пробігу молекул повітря
З рівняння Менделєєва - Клапейрона густину газу можна визначити як:
де : М - молярна маса газу
p і T - тиск і температура газу
R - універсальна газова стала
Дані:
Радіус капіляра r= (0,330,005)10-3 м
Довжина капіляра L = (2500,5) 10-3 м
Молярн7а маса повітря М =29*10-3 кг / моль
Універсальна газова стала R = 8.31 Дж/ (мольК)
Короткі пояснення
В’язкість - це властивість реальних рідин та газів чинити опір при переміщенні однієї частини рідини відносно іншої .
Сила внутрішнього тертя між шарами напрямлена протилежно до напрямку швидкості швидшого шару і становить :
F=S
де - коефіцієнт пропорційності , який називається коефіцієнтом в’язкості , або динамічною в’язкістю .
- градієнт швидкості .
S - площа поверхні шарів .
З формули випливає , що :
=.
Коефіцієнт в’язкості чисельно дорівнює силі тертя , що виникає між шарами рідини одиничної площі при градієнті швидкості , який дорівнює одиниці .
Коефіцієнт в’язкості вимірюється в Па*с (паскаль - секунда)
Метод Пуазейля
Для визначення коефіцієнта в’язкості рідини використовують формулу Пуазейля для ламінарної течії по трубках (капілярах):
V=,
де L-довжина капіляра , r – радіус капіляра ,
-різниця тисків на кінцях капіляра ,
V –об’єм рідини , яка протекла через капіляр за час t ,
- коефіцієнт в’язкості рідини .
№
, Па
t.c
V.м3
,Па*с
,Па*с
1
38,41
38,41
39*10-6
0,007*10-3
0,001
2
39,93
39,93
38*10-6
0,009*10-3
0,001
3
43,71
43,72
36*10-6
0,008*10-3
0
сер
40,67
40,67
37*10-6
0,008*10-3
0,0006
===0,007*10-3
===0,009*10-3
===0,008*10-3
<>=1.88*=1.88**=0.019*10-3