V. Обработка результатов измерений

1. Для каждого измеренного режима определить коэффициент вязкости воздуха по формуле (9). Найти среднее значение коэффициента вязкости .

2. Вычислить среднеарифметическую скорость υ движения молекул воздуха по формуле (1), учитывая, что молярная масса воздуха μ равна 29·10^-3 кг/моль.

3. С полученным средним значением коэффициента вязкости воздуха , рассчитать среднюю длину свободного пробега по формуле:

, (10)

где концентрация n молекул воздуха может быть определена с использованием измеренных значений температуры и давления воздуха в аудитории по формуле:

, (11)

4. Вычислить по формуле (5) эффективный диаметр d молекул и среднее число столкновений молекул z в единицу времени, учитывая соотношение

. (12)

Контрольные вопросы

1. Напишите выражение для среднеквадратичной скорости молекул идеального газа. Пояснить его происхождение.

2. Приведите известные вам формы уравнения состояния идеального газа.

3. Как связаны средняя длина свободного пробега l и число z столкновений, испытываемых в среднем каждой молекулой за одну секунду?

4. Оцените среднее расстояние árñ между молекулами азота при условиях, близких к нормальным.

5. В потоке газа, направленном вдоль оси х, скорость газа u_x растет в положительном направлении оси Z. Куда направлен обусловленный неоднородностью u_x поток импульса?

6. Вычислите среднюю длину свободного пробега l молекул газообразного азота, находящегося при нормальных условиях. Эффективный диаметр молекулы азота положить равным d=0,37 нм.

7. Во сколько раз средняя длина свободного пробега l молекул азота, находящегося при нормальных условиях, больше среднего расстояния между молекулами?

8. Азот находится при нормальных условиях. Найдите среднюю частоту столкновений z.

9. Напишите в переменных (р, V) уравнение процесса, в котором сохраняется z.

10. Как зависит l от абсолютной температуры Т идеального газа, если последний совершает адиабатический процесс?

11. Как зависит z от Т идеального газа в изохорическом процессе?

12. Идеальный газ, состоящий из жестких двухатомных молекул, совершает адиабатический процесс. Как зависит l в этом процессе от давления р?

13. Определите характер зависимости от температуры Т и давления р газа его коэффициента вязкости η.

14. Как изменится коэффициент вязкости η идеального газа, если объем газа увеличить изотермически в 4 раза?

15. Идеальный газ состоит из жестких двухатомных молекул. Как и во сколько раз изменится η, если объем газа адиабатически уменьшить в 10 раз?

1.16 «ИЗУЧЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ СКОРОСТИ ЗВУКА В ВОЗДУХЕ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ»

I. Цель работы:провести измерения скорости звука в воздухе при раз­личных температурах, построить график зависимости u_зв(t) и сравнить эту зависи­мость с теоретической.

II. Описание установки.

Рисунок 6 – Установка ФПТ1-7н (общий вид )

Работа выполняется на установке ФПТ1-7н, основным элементом которой является волновод с нагревательной спиралью; в торцах волновода установлены источник звука (телефон) и приемник (микрофон). Ручками на блоке излучателя (слева) осуществляется регулировка частоты звукового сигнала, ручкой на правом блоке устанавливается температура воздуха в волноводе. Для контроля амплитуды сигнала, принимаемого микрофоном, используются индикатор резонанса и осциллограф.