Методика виконання роботи

Коефіцієнт внутрішнього тертя входить до співвідношень, які описують ламінарний рух рідини або газу по трубах. Зокрема входить у формулу Пуазейля

(3)

де V- об'єм рідини або газу, який витікає; r - радіус трубки, по якій, тече рідина або газ; l - довжина трубки; - різниця тисків на кінцях трубки; t - час витікання рідини.

Для визначення коефіцієнта внутрішнього тертя повітря скористаємося формулою Пуазейля

(4)

і установкою, яка зображена на рис. 1.

При витіканні води з аспіратора (1) тиск у ньому знижується і через капіляр (2) втягується повітря, яке попередньо проходить через осушувальний фільтр (3). За рахунок внутрішнього тертя на кінцях капіляра виникає різниця тисків, яку можна виміряти за допомогою манометра (4):

(5)

де - густина води в манометрі; g - прискорення вільного падіння; h - різниця рівнів у манометрі.

Довжину капіляра та його радіус можна виміряти безпосередньо. Об'єм повітря, яке пройшло за час t через капіляр, також можна легко виміряти за шкалою та за об'ємом води, що витекла з аспіратора.

Рис.1. Схема установки для визначення

Коефіцієнт внутрішнього тертя зв'язаний з довжиною вільного пробігу простим співвідношенням, з якого випливає, що не залежить від тиску, за винятком сильно розрідженого газу, коли стає більшою за розміри посудини.

(6)

Отже,

(7)

де - густина газу при даній температурі; V - середня арифметична швидкість молекул газу.

Відомо, що

(8)

(9)

де - молярна маса повітря; Р - тиск оточуючого повітря, виміряний за барометром; Т- абсолютна температура повітря, виміряна термометром; R - універсальна газова стала.

За формулами (7) - (9) можна визначити:

Порядок виконання роботи

1. Відкрити кран 5 аспіратора і включити секундомір.

2. Виміряти різницю рівнів у манометрі h.

3. Після витікання певного об'єму води закрити кран, виключити секундомір і поміряти температуру та тиск повітря.

4. Зафіксувати температуру та зовнішній тиск за показниками лабораторного термометра та барометра..

5. Повторити дослід 5 разів, випускаючи кожен раз різні об'єми води.

6. Обчислити за формулами (4), (10) і та знайти їх середні значення, середні квадратичні похибки і відносні похибки експерименту і методу.

7. Одержані результати занести до таблиці:

№ п/п

h, м

Па

t, с

V, м3

r, м

кг/м3

Т,

P, Па

м

м

1. 2. ...

Контрольні запитання

1. Яка природа внутрішнього тертя у газах?

2. Як залежить середня довжина вільного пробігу молекул газу від тиску і температури?

3. Як залежить коефіцієнт внутрішнього тертя газів від тиску і температури?

4. Як можна виміряти внутрішнє тертя?