Порядок выполнения работы. 1. Взвесить сухой сосуд
1. Взвесить сухой сосуд.
2. Открыть кран К сосуда А и следить за показаниями манометра, регулируя краном скорость вытекания воды, добиться такого режима его вытекания, чтобы разность уровней в коленах манометра была не менее 100 мм и оставалась постоянной.
Подставить взвешенный сосуд, измерить время вытекания некоторого количества воды (примерно 3-5 г).
Следует отметить, что разность давлений на концах капилляра, измеряемая манометром М, зависит от высоты жидкости в сосуде А. Поэтому при вытекании воды из сосуда во время опыта показание манометра будет несколько изменяться. В связи с этим отсчет по манометру нужно взять не только в начальный момент времени, т.е. когда начинаете измерять количество вытекающей воды, но и в конце этого измерения, Для расчетов нужно использовать среднее арифметическое этих показаний манометра:
,
где DP1 и P2 - показания манометра, соответствуют началу и концу опыта ( P1 и P2 не должны отличаться более чем на 5 мм).
3. Взвесить стакан с жидкостью. Определить массу воды в стакане по формуле:
m=m2-m1,
где m1 - масса сухого стакана,
m2 - масса стакана с водой.
4. Определить по барометру давление P и по термометру температуру Т, при которых производится опыт.
Результаты измерений записать в табл. 1.
Таблица 1
m1, г | m2, г | m, г | р1, мм.вод.ст. | р2, мм.вод.ст. | < р>, мм.вод.ст | р, Па | t, oC | T, K |
5. Определить объем воды по формуле:
,
где r- плотность воды.
Значение плотности воды при комнатной температуре принять равной 998 кг/м3.
6. По формуле (16) вычислить коэффициент внутреннего трения воздуха. Радиус капилляра и его длина указаны на установке. Объем воды (воздуха) V, радиус капилляра r и его длину можно брать в любой, но в одной и той же системе единиц. Учесть, что 1 мм. рт.ст.=13,6 мм. вод.ст =133 Па.
7. По формуле (5) вычислить среднюю длину свободного пробега молекул воздуха в системе СИ. Для воздуха кг/моль.
Контрольные вопросы
1. Что такое длина свободного пробега молекул и от чего она зависит?
2. Что называется эффективным диаметром молекул?
3. Выведите формулу средней длины свободного пробега молекул газа исходя из молекулярно-кинетической теории.
4. Объясните молекулярно-кинетический механизм внутреннего трения.
5. Объясните формулу, выражающую величину силы внутреннего трения. Что такое градиент модуля скорости?
6. Дайте определение коэффициента внутреннего трения. В каких единицах он измеряется?
7. Что называется плотностью вещества?
8. Почему при протекании воздуха по капилляру возникает внутреннее трение?