Значения диаметров соединительной трубки, длительности промежутка измерения и вида частиц

Номер компьютера/ Номер в списке группы
d1, мм
d2, мм
Dt, с
Сорт	красн	зелен	красн	зелен	зелен	красн	зелен	красн
Объем	справа	слева	справа	слева	слева	справа	слева	справа
Номер компьютера/ Номер в списке группы
d1, мм
d2, мм
Dt, с
Сорт	красн	зелен	красн	зелен	зелен	красн	зелен
Объем	справа	слева	справа	слева	слева	справа	слева

2. Нажмите кнопку «СТАРТ» и через Dt секунд после начала процесса запишите в табл. 2 количество выбранных частиц в той области, за которой проводится наблюдение. Повторите это измерение через 2Dt секунд, через 3Dt секунд, и т.д., всего 10 раз. По окончании снова нажмите кнопку «Сброс» и еще 2 раза повторите аналогичные измерения, занося результаты в таблицу.

3. Закончив измерения с данным диаметром трубки, нажмите кнопку «Сброс», установите второе значение диаметра соединительной трубки d₂ из таблицы 1 и 3 раза проделайте измерения, записывая результаты в таблицу 3.

ТАБЛИЦЫ 2, 3. Результаты измерений и расчетов.

Изменение числачастиц от времени диффузии (d =мм).

t, с	Dt	2Dt	3Dt	4Dt	5Dt	6Dt	7Dt	8Dt	9Dt	10Dt
N (t) (1 опыт)
N (t) (2 опыт)
N (t) (3 опыт)
Nср (t)
-

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ:

Вычислите и запишите в таблицы все указанные значения.

Постройте на одном рисунке графики экспериментальных зависимостей

- = f(t) и, из тангенса угла наклона полученных зависимостей или используя формулу D = (по данным табл. 2 и 3), определите коэффициенты диффузии для каждого отверстия. Длину отверстия L_отв измерьте линейкой на экране монитора, объем сосуда считать равным V = 20 см³.

Найдите среднее значение коэффициента диффузии.

Используя соотношение , найдите среднюю скорость теплового движения частиц v_ср (приняв, что средняя длина свободного пробега составляет l_ср = 0,2 мкм).

Исходя из значения v_ср, по формуле , где R – универсальная газовая постоянная, T – абсолютная температура, M – молярная масса газа, рассчитайте массу одной молекулы газа при н.у.

СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ:

Значение коэффициента диффузии D (при атмосферном давлении)

Диффундирующее вещество	Основной компонент	Температура, °С	Коэффициент диффузии, м2/с
Водород (газ)	Кислород (газ)		7·10-5
Пары воды	Воздух		2,3·10-5
Соль (NaCI)	Вода		1,1·10-9
Сахар	Вода		0,3·10-9
Золото (тв.)	Свинец (тв.)		4·10-14

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Что происходит с макросистемой при нарушении равновесия?

2. Дайте определение явления переноса.

3. Приведите примеры явлений, связанных с переносом массы или энергии.

4. Дайте определение явления диффузии.

5. Чем обусловлена диффузия? В чем она проявляется?

6. Какая диффузия называется одномерной?

7. Что такое самодиффузия?

8. Напишите уравнение одномерной диффузии для двухкомпонентной системы газов.

9. Каков физический смысл коэффициента диффузии?

10. Что такое плотность тела?

11. Как определяется концентрация молекул (частиц)?

12. Дайте определение градиента плотности в общем случае.

13. Напишите формулу для градиента плотности, если она меняется только вдоль оси ОХ.

14. Напишите формулу для градиента плотности, если она меняется вдоль осей ОХ и OY.

15. Что такое длина свободного пробега частицы?

16. Что такое эффективный диаметр частицы?

17. Какое уравнение связывает среднюю скорость с коэффициентом диффузии?

18. От каких факторов зависит средняя скорость частиц?

19. Как коэффициент диффузии зависит от температуры?

20. Какие законы управляют поведением смеси газов?

21. В сосуде емкостью 3 л смешаны 0,5 л азота (р = 103,5 кПа) и 2,5 л водорода (р = 93,7 кПа). Найти парциальные давления газов и общее давление смеси.

22. Вычислите (по уравнению Менделеева-Клапейрона) процентное содержание кислорода и азота в воздухе, если при нормальных условиях масса 1 л воздуха составляет 1,272 г.

23. Вычислите среднюю молярную массу генераторного газа, имеющего состав (в объемных процентах): СО 25%, N₂ 70 %, СО₂ 5%.

24. Рассчитайте эффективный диаметр молекулы водорода, если известно, что при н.у. средняя длина пробега молекулы составляет 0,112 мкм.