mechanics
.pdf
2 |
l |
|
|
1 |
h1 |
|
|
|
h2 |
4 |
1 – сосуд |
|
|
|
2 – капилляр |
3 |
3 – мерный стакан |
|
|
|
4 – кран |
|
Рис. 4. Схема установки |
Порядок выполнения работы
1. Поставить под сосуд химический стакан, открыть кран, прикрыв пальцем капилляр. Дождавшись, когда вода перестанет вытекать из сосуда,
заменить химический стакан мерным стаканом.
2. Отметить по шкале начальную высоту уровня воды h1 в сосуде,
отпустить палец, освободив капилляр, и одновременно включить секундомер.
3.Через время t = 30 – 120 секунд (выбирается в зависимости от емкости сосуда и параметров капилляра) закрыть кран (4) и одновременно остановить секундомер.
4.Записать время истечения жидкости t, конечную высоту уровня воды h2
всосуде и объем вытекшей воды V.
5.Все измеренные величины занести в таблицу экспериментальных данных.
6.Повторить опыт пять раз.
7.Измерить и записать температуру в комнате и атмосферное давление.
8.Вычислить p по формуле (16).
9.Найти для каждого опыта среднюю длину свободного пробега и эффективный диаметр молекул воздуха по формулам (15) и (18).
10.Вычислить средние значения длины свободного пробега < > и эффективного диаметра d молекул воздуха и рассчитать случайные погрешности и d. Вычисленные величины занести в таблицу экспериментальных данных.
11.Записать окончательный результат в виде:
= < > (м).
d = <d> d (м).
12. Сравнить полученные значения величин и d с литературными данными и сделать выводы по работе.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица |
|
|
|
|
Результаты измерений и вычислений |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
t, |
V, |
|
h1, |
h2, |
Тк, |
p, |
p, |
, |
d, |
|
п/п |
c |
м3 |
|
м |
м |
К |
Па |
Па |
м |
м |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Среднее значение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Случайная погрешность |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечание: R = 8,314 Дж/моль К;
Мвозд = 28,96 10–3 кг/моль; n0 = 2,69 1025 м–3;
1 мм рт. ст. = 133,3 Па.
Радиус r и длина l капилляра указаны на установке.
Контрольные вопросы
1.Что такое средняя длина свободного пробега молекулы?
2.От каких факторов зависит средняя длина свободного пробега молекулы?
3.На чем основано определение средней дины свободного пробега в данной работе?
4.Каков физический смысл эффективного диаметра молекул?
5.Явления переноса: теплопроводность, диффузия, вязкость. В чем суть явлений?
6.Какова связь между коэффициентами теплопроводности, диффузии и вязкости.
7.Какое явление описывает закон Пуазейля?
Литература:
1.Савельев И.В. Курс общей физики. Учеб. Пособие. В 3-х т. Т.1. Механика.
Молекулярная физика. – 3-е изд., испр. – М.: Наука. Гл. ред. физ. мат. лит. 1986. 432 с.