Определение длины свободного пробега молекул

Для определения средней длины свободного пробега молекул можно воспользоваться соотношением (4). При этом плотность воздуха в тех условиях, в которых определяется коэффициент вязкости, можно найти из уравнения Клапейрона–Менделеева:

, (13)

где p – атмосферное давление,  – молярная масса воздуха, R –универсальная газовая постоянная, Т – температура воздуха.

Среднеарифметическая скорость воздуха вычисляется по формуле:

. (14)

Объединяя (4), (13), (14), получаем:

. (15)

Определение эффективного диаметра молекул

Для этого обратимся к выражению

, (16)

где  – эффективный диаметр молекул, n– концентрация молекул газа. Концентрация молекул воздуха при данной температуре может быть найдена следующим образом:

, (17)

где p₀, Т₀ и p, Т – давление и температура воздуха при нормальных условиях и в условиях опыта соответственно, n₀ – концентрация молекул воздуха при нормальных условиях (число Лошмидта).

Расчетная формула для эффективного диаметра молекул воздуха имеет, таким образом, вид:

. (18)

ИЗМЕРЕНИЯ И ОБРАБОТКА ИХ РЕЗУЛЬТАТОВ

Определение коэффициента динамической вязкости

1. С помощью насоса поднимите уровень жидкости в трубке до некоторого значения h > h₀ (h₀ задается преподавателем).

Внимание! Подъем воды в жидкости осуществлять мелкими качками, во избежание ее выливания.

2. Установите уровень жидкости в широком сосуде на нуле.

3. Соедините широкий сосуд с атмосферой и, когда высота жидкости в узком сосуде станет равна h₀, включите секундомер. Поддерживая уровень жидкости в широком сосуде около нуля, замерьте время опускания жидкости до высоты на 5 см ниже h₀ . Проделайте это измерение не менее трех раз и вычислите среднее значение t.

4. Аналогичным образом замерьте время опускания жидкости на 10 см, 15 см, и т.д. ниже h₀. Всего должно быть измерено время опускания столба жидкости до не менее чем 7-8 отметок.

5. Для каждого измерения вычислите . Результаты измерений и вычислений представьте в виде таблицы 11.

Таблица 11

t, см
h, см

6. По данным таблицы постройте график функции от времени (на миллиметровой бумаге) и аппроксимируйте его прямой линией.

7. По графику найдите численное значение углового коэффициента и по формуле (12) – коэффициент вязкости воздуха. Параметры установки, входящие в рабочую формулу обозначены на установке.